鋁合金殘余應(yīng)力渦流檢測的發(fā)展現(xiàn)狀與展望

鋁合金剩余應(yīng)力渦流檢測的開展現(xiàn)狀與展望【摘要】鋁合金剩余應(yīng)力的檢測關(guān)系到鋁合金構(gòu)造的安康平安，具有重要意義。傳統(tǒng)的剩余應(yīng)力檢測法如盲孔法、X射線法、超聲波法、磁測法等在使用時都有一定的局限性。近年來，有學(xué)者根據(jù)金屬電導(dǎo)率與應(yīng)力之間的變化關(guān)系提出用渦流檢測的方法來檢測剩余應(yīng)力。本文介紹鋁合金剩余應(yīng)力渦流檢測的研究現(xiàn)狀，并就這一研究的開展方向提出一些看法?！娟P(guān)鍵詞】鋁合金剩余應(yīng)力渦流檢測鋁合金作為制造業(yè)開展的根底材料，在航空航天、高速鐵路、建筑工程、船舶制造、汽車工業(yè)等支柱產(chǎn)業(yè)中有著重要地位。剩余應(yīng)力往往是造成鋁合金構(gòu)造破壞的重要因素。在應(yīng)力集中區(qū)域更加容易出現(xiàn)裂紋以及應(yīng)力腐蝕等早期損傷。因此，有效的評價應(yīng)力狀況，特別是導(dǎo)致?lián)p傷出現(xiàn)的臨界應(yīng)力狀況是評價設(shè)備構(gòu)造強(qiáng)度、可靠性的重要根據(jù)[1]。傳統(tǒng)的無損檢測方法已廣泛應(yīng)用于工業(yè)中，但傳統(tǒng)方法局限于對已成型的缺陷進(jìn)展檢測。對于在役金屬設(shè)備的早期損傷，特別是尚未成型的隱形應(yīng)力狀態(tài)難以進(jìn)展有效的檢測。目前應(yīng)用較多的剩余應(yīng)力檢測法主要有盲孔法、X射線法、超聲波法以及磁測法。盲孔法實際上是一種破壞性檢測法，很多情況下不為人們所承受。X射線法受材料晶粒度的影響較大，僅能測量外表宏觀或微觀剩余應(yīng)力，檢測設(shè)備昂貴，僅適宜于實驗室使用。超聲波法比X射線法的檢測深度深，但必須使用耦合劑，難以檢測形狀復(fù)雜的構(gòu)件。磁測法是以巴克豪森效應(yīng)為根底的剩余應(yīng)力檢測法，可用于快速檢測材料內(nèi)部剩余應(yīng)力，但僅局限于磁性材料。材料的壓阻效應(yīng)使得用渦流檢測的方法檢測剩余應(yīng)力成為可能?；谶@種應(yīng)力與材料電導(dǎo)率之間的相關(guān)性提出的剩余應(yīng)力渦流檢測方法已成為無損檢測領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)。1電導(dǎo)率與應(yīng)力之間的相關(guān)性電導(dǎo)率與應(yīng)力之間相關(guān)性的研究源于材料的壓阻應(yīng)變效應(yīng)。壓阻應(yīng)變效應(yīng)是指電阻絲在外力的作用下發(fā)生變形時，其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象。單向應(yīng)力作用下，各向同性金屬材料的電導(dǎo)率與加載彈性應(yīng)力之間的關(guān)系可表示為：〔1〕式中表示無應(yīng)力狀態(tài)下各向同性金屬材料的電導(dǎo)率;，，表示笛卡爾坐標(biāo)系下、、方向的電導(dǎo)率改變量;表示電阻絲材料的壓阻系數(shù)，包括縱向壓阻因子和橫向壓阻因子;〔j=x，y，z〕為拉應(yīng)力，對于作用于z方向的單向拉伸，，。由此即可得到電導(dǎo)率變化與彈性應(yīng)力變化之間的關(guān)系[2]。鋁合金在應(yīng)力作用下呈電各向異性。單向拉伸的情況相比照擬簡單，可以認(rèn)為電導(dǎo)率的改變主要集中在拉伸方向以及與拉伸方向垂直的方向上。然而，實際檢測中，應(yīng)力的分布狀況比較復(fù)雜，主應(yīng)力方向不再明確，需要根據(jù)待測試件應(yīng)力狀況重新推導(dǎo)電導(dǎo)率張量矩陣，以確定主應(yīng)力大小及方向。2研究現(xiàn)狀由于壓阻應(yīng)變效應(yīng)，鋁合金在應(yīng)力的作用下呈電各向異性。因此，理論上可以由渦流檢測的方法進(jìn)展應(yīng)力大小及方向的檢測。而相比其他檢測技術(shù)，渦流檢測具有本錢低、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因此剩余應(yīng)力渦流檢測的研究具有重要意義。國內(nèi)外關(guān)于渦流法檢測剩余應(yīng)力的研究都獲得了可喜的進(jìn)步。將來可在如下方面開展進(jìn)一步的研究?！?〕目前，渦流法檢測鋁合金剩余應(yīng)力的研究還比較少，但是鋁合金剩余應(yīng)力的檢測是工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的一部分。優(yōu)秀的方法或容許以帶來更高的效益，渦流檢測具有這樣的潛質(zhì)。因此，需要更多的人參與渦流法檢測剩余應(yīng)力的研究，利用現(xiàn)代計算機(jī)優(yōu)勢，仿真與實驗相結(jié)合，進(jìn)步研究程度。〔2〕已有的研究大多都只考慮了單方向的應(yīng)力變化對電導(dǎo)率的影響。然而，應(yīng)力引起材料變形，在不同方向產(chǎn)生應(yīng)變，進(jìn)而引起材料不同方向上的電導(dǎo)率發(fā)生變化。因此，以渦流響應(yīng)識別應(yīng)力狀態(tài)時應(yīng)該考慮此耦合關(guān)系?！?〕渦流檢測剩余應(yīng)力不應(yīng)只考慮單向拉伸，應(yīng)力均勻分布的情況。因為現(xiàn)實中剩余應(yīng)力的分布是不均勻的。對不均勻應(yīng)力狀態(tài)的主應(yīng)力大小及方向進(jìn)展識別才可以真正到達(dá)檢測剩余應(yīng)力防止損傷的目的。〔4〕在充分研究的根底上，開發(fā)成型的鋁合金剩余應(yīng)力渦流檢測設(shè)備，讓這一技術(shù)造福工業(yè)開展。參考文獻(xiàn)：[2]周德強(qiáng)，田貴云，