专利名称：一种平板应力场测量方法
一种平板应力场测量方法技术领域：
本发明涉及一种平板应力场测量方法。此方法测量效率高，能够给出待测区域应 力场大小、方向及分布状况，操作简单，特别适合平板应力场分布的高速测量与分析，可广 泛应用于航空、航天、武器、汽车、等领域平板应力场测量及分析。二、背景技术
残余应力测量方法主要有机械法与物理法。其中，机械法会对结构造成损害，不适 宜非破坏性结构的应力检测；物理法主要包括X射线衍射法、磁性法、中子衍射法及超声法 等，考虑到安全性以及便携性，超声法在众多无损检测应力方法中优势明显。
传统的超声法无损检测应力方法采用一发一收或者一发双收的方法来检测平行 于传感器方向，探头之间狭小区域的应力值大小和拉、压状态，测量效率低，不适宜大规模 测量，无法给出待测区域应力场的实际分布状态。单纯的依靠阵列传感器探头的方法也只 是将一次测量变为同时多次测量，亦无法给出应力区域的实际情况。三、发明内容
本发明的目的是提供一种平板应力场测量方法。涉及方形阵列传感器探头测量平 板应力�。饬渴荼幻杌娉捎αΤ⊥瘢ü环纸獾陌旆ń衲谒薪沟愕挠α� 值大小、方向、拉压状态进行合成，判断出应力场实际应力分布状况，解决了平板应力场盈 利状况分析的问题，为板件应力场分布规律的测量提供了一种新的思路。
本发明是这样实现的
一种平板应力测量方法，用32个超声波换能器围绕中心磁性底座组成每边8个探 头的正方形阵列，每边的探头导线组成一组阵列探头导线束接入16路多路转换开关中，16 路多路转换开关通过数据线与脉冲收发卡连接，脉冲收发卡通过数据线与工控机控制系统 连接。
测试开始后，工控机控制系统发出信号，控制脉冲收发卡发送接收脉冲数据并控 制多路转换开关的一路接通，传感器采集一路应力值信息送回工控机控制系统，如此循环 16次，即得到应力集中区域横向8条线、纵向8条线上面对应的应力值信息。工控机系统根 据采集的16路应力值信息分析计算出该平板应力区域应力分布大小、方向等应力状态。
当一组应力区域测试完成，该阵列可以中心磁性底座为轴转动任意角度进行其他 方向位置测量，当松开磁性底座后可以更换其他区域进行测试，从而依次完成更大范围平 板应力场应力分布的测试。
本发明提出的应力等效正交分解法可以很好的解决测试后16条应力线综合分析 的问题，对应力线测量转化为面测量具有很好的效果。四
图1平板应力测量系统示意图
图2应力点选取示意图
图3应力等效正交分解示意图
附图标记说明如下阵列探头导线束1、数据线2、探头3、16路多路转换开关4、脉 冲收发卡5、磁性底座6、底座开关7、工控机控制系统8。五具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式
进行详细说明
如图1，选定待测应力区域后将磁性底座6放置其中并旋紧开关从位置I至位置 2，磁性底座紧紧吸附于平板上。在磁性底座6周围呈方形阵列的每边8个共32个探头3 组成了应力阵列测量矩阵。正方形每边的8个探头3将导线引入阵列探头导线束1，四组阵 列探头导线束I按照顺序接入16路多路转换开关4中，16路多路转换开关4通过数据线2 与脉冲收发卡5连接，脉冲收发卡5通过数据线2与工控机控制系统8相连。
如图2，测试开始后，在工控机控制系统8作用下，16路多路转换开关4依次打开 每组测量回路，正方形对边正对的探头依次采集其对应应力区域内线应力大小与方向。当 16对传感器探头3测量结束后，工控机控制系统5即存储了 16组应力值大小、方向数据， 即
O L1 |L19, O L2 IL18...... O L10|L11 ； O R2|R12，0 E3|E13...... 0 E10|E20° 将这 16 组应力值大小、方向等效为力的大小、方向，即可以对其进行正交分解，例如取图2位置A处，水平应力值大 小、方向为(拉应力)；垂直方向应力值大小、方向为(拉应力)。如图3，那么该点的最终 应力大小和方向即可合成为，方向斜向45°，拉应力状态。同理，正方形矩阵内81个应力线 交点应力值大小、应力方向即可相应求出，该区域位置平板应力场分布规律即可由此分析。 当整个区域应力场测试完毕，松开磁性底座开关由位置2至位置1，转动正方形矩阵一定角 度即可测量下一角度位置应力场分布规律。当该区域整体应力分布规律分析完成之后，即 可移动至其他位置进行应力分析。
该方法测量简单、数据容量大、测量效率高，可广泛应用于航空、航天、航海、武器、 汽车等平板应力测量分析领域。
权利要求
1.一种平板应力长测量方法，其特征在于取32个超声波换能器探头组成每边8个探头的方形阵列，16路多路转换开关分时控制每路通断，通过脉冲收发卡采集各路数据，工控机控制系统进行数据处理。
2.根据权利要求1所述的32个超声波换能器探头组成每边8个的方形阵列，其组成不仅限于32个探头，也可以是更多或者更少；组成的每边8个探头的方形阵列不仅限于此形式，也可以是六边形、八边形甚至圆形。
3.根据权利要求1所述的多路转换开关，其开关数量取决于传感器探头的数量，并不仅限于本发明中16路的设计。
4.根据权利要求1所述的脉冲收发卡，其特征在于能够实现高频的数据发送和采集，体积小巧，集成度高。
5.根据权利要求1所述的工控机控制系统，其实现方式不仅限于工控机。
全文摘要
本发明涉及一种平板应力场测量方法。该方法在平板应力待测区域呈正方形布置传感器探头组成阵列，通过多路转换开关和脉冲收发卡在工控机内部程序的作用下分时测量每条阵列线路上的平板应力值大小与方向，最后通过正交分解的办法合成每组测量数据，形成待测区域应力场大小及方向的分布。与传统平板应力测量方法相比，本发明提高了测量效率，简化了操作，能够给出指定区域应力场分布情况，具有广泛的适用性。
文档编号G01L1/25GK103017954SQ20111028830
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者徐春广, 李骁, 潘勤学, 肖定国, 杨向臣, 徐浪, 郭军, 宋文涛 申请人:北京理工大学
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