华南理工大学学报(自然科学版)

作者：邹大鹏, 曾新发, 任斌, 等

单位：1.广东工业大学 广东省海洋能源装备先进制造技术重点实验室，广东 广州 510006；2.东莞理工学院 国际微电子学院，广东 东莞 523808；3.东莞理工学院 机械工程学院，广东 东莞 523808

关键词：铝合金,相控阵纵波检测,内部应力,声时差

基金：广东省海洋经济发展（海洋六大产业）专项(粤自然资合［2023］028号);广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金重点项目(2020B1515120095);广东省普通高校重点领域专项(2020ZDZX2016);广东省3C智能机器人与柔性制造企业重点实验室项目(2020B121202001)

铝合金材料在航空航天、汽车制造、船舶制造等领域广泛应用，其制造和装备过程中的载荷应力和残余应力会直接影响铝合金构件的机械性能和疲劳寿命。为评估铝合金的内部应力，文中基于声弹性原理，研究相控阵纵波检测技术，应用纵波传播时差法构建铝合金内部应力的检测方法；搭建相控阵纵波超声检测应力的实验系统，开展标定实验，获得铝合金内部应力与纵波传播声时差的关系式，得到超声传播声时差与内部应力之间的线性关系，在0~286 MPa的拉伸应力范围内，5 mm和3 mm厚铝合金板平均应力的标定绝对误差不超过2.85 MPa和10.82 MPa，相对误差不超过2.36%和13.93%，两种规格铝合金板的最大相对误差都出现在应力小于28.58 MPa的范围内，表明在小应力测量时需提高超声测量的分辨率和精度；应用相控阵纵波检测系统对5 mm厚铝合金板试样进行检测，平均应力误差为（1.174±4.567）MPa，绝对误差小于9.42 MPa，估算得到初始残余应力为3.329 MPa。实验结果表明，相控阵纵波超声法对5 mm厚铝合金板平均应力的检测效果好，应用纵波传播时差法可以对应力类型、应力大小、残余应力进行检测，该技术可以作为提高铝合金内部应力检测精度和检测效率的一种有效方法。

来源：2023年第7期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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