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专利号: 2020112714012
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,包括步骤:S1、选取与待测试样同规格的4个以上标定试样,分别对所述标定试样进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸的标定试样;所述具有不同晶粒尺寸的标定试样是指一个标定试样具有一种晶粒尺寸,各个标定试样之间具有不同的晶粒尺寸;

S2、在无外加应力状态下,通过超声波测量所述具有不同晶粒尺寸的标定试样,得到每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的无损伤波形;由每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的无损伤波形,分别计算出每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的最大声波振幅值;

S3、对所述具有不同晶粒尺寸的标定试样进行塑性拉伸试验,并通过超声波测量所述具有不同晶粒尺寸的标定试样,得到每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样在不同塑性变形量下的塑性损伤波形;由每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样在不同塑性辨析量下的塑性损伤波形,分别计算出每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样在不同塑性变形量下的塑性损伤超声非线性系数;

S4、以由步骤S2得到的每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的最大声波振幅值和由步骤S3得到的每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样在不同塑性变形量下的塑性损伤超声非线性系数为自变量,以塑性变形量为因变量,通过多元插值拟合得到不同晶粒尺寸下的塑性损伤函数;

S5、确定所述待测试样的最大声波振幅值和所述待测试样的塑性损伤超声非线性系数;

S6、将所述待测试样的最大声波振幅值和所述待测试样的塑性损伤超声非线性系数代入由步骤S4得到的不同晶粒尺寸下的索性损伤函数,计算得到所述待测试样经过晶粒度修正后的塑性损伤值。

2.根据权利要求1所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的晶粒度大小呈等间距分布或近似等间距分布。

3.根据权利要求1所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,在步骤S3中,由每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样在不同塑性变形量下的塑性损伤波形,分别计算出每个所述具有不同晶粒尺寸的标定试样在不同塑性变形量下的塑性损伤超声非线性系数,具体方法包括:将任一所述具有不同晶粒尺寸的标定试样记为标定试样n,n=1,2,…,N,且N≥4,其中n为任一所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的编号,N为所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的数量;

针对标定试样n,将不同塑性变形量下的塑性损伤波形进行傅里叶变换,分别得到标定试样n在不同塑性变形量下的超声频域图;

分别在所述标定试样n在不同塑性变形量下的超声频域图中,截取基波幅值与二次谐波幅值,并利用非线性系数公式分别计算得到标定试样n在不同塑性变形量下的塑性损伤超声非线性系数。

4.根据权利要求1所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,在步骤S3中,将任一所述不同塑性变形量记为 且M≥5,其中m为任一所述不同塑性变形量的编号,M为所述不同塑性变形量的数量,n为任一所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的编号,n=1,2,…,N,且N≥4,N为所述具有不同晶粒尺寸的标定试样的数量,则记塑性变形量集为

构建所述塑性变形量集 的方法包括:将编号为n的所述具有不同晶粒尺寸的标定试样记为标定试样n;

从标定试样n发生塑性变形时塑性拉伸试验开始,到标定试样n产生明显颈缩时塑性拉伸试验结束,将标定试样n在塑性拉伸试验区间内等间距设置或近似等间距设置不同的塑性变形量 得到标定试样n的塑性变形量集

5.根据权利要求1所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,步骤S5,确定所述待测试样的最大声波振幅值和所述待测试样的塑性损伤超声非线性系数,具体操作包括:

S5‑1、在无外加应力状态下,通过超声波测量所述待测试样,得到所述待测试样的无损伤波形;由所述待测试样的无损伤波形计算出所述待测试样的最大声波振幅值;

S5‑2、通过超声波测量所述待测试样在任一塑性变形量下的塑性损伤波形,并计算出所述待测试样在所述任一塑性变形量下的塑性损伤超声非线性系数。

6.根据权利要求1所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,步骤S1和步骤S2之间还包括步骤:将所述具有不同晶粒尺寸的标定试样进行表面打磨处理,达到表面粗糙度小于3.2μm的表面要求;在步骤S5之前还包括步骤:将所述待测试样进行表面打磨处理,达到表面粗糙度小于3.2μm的表面要求。

7.根据权利要求1或5所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,所述超声波测量是使用具有一发一收模式的超声探头进行超声波测量。

8.根据权利要求1或5所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,所述超声波测量的超声激励信号为入射角度为65°的表面波激励信号,激励频率为

2MHz。

9.根据权利要求5所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,在步骤S5‑2中,计算出所述待测试样在所述任一塑性变形量下的塑性损伤超声非线性系数,具体方法包括:

将所述待测试样在所述任一塑性变形量下的塑性损伤波形进行傅里叶变换,得到所述待测试样在所述任一塑性变形量下的超声频域图;

在所述待测试样在所述任一塑性变形量下的超声频域图中,截取基波幅值与二次谐波幅值,并利用非线性系数公式计算得到所述待测试样在所述任一塑性变形量下的超声非线性系数。

10.根据权利要求3或9所述的一种修正晶粒尺寸对金属塑性损伤测量影响的方法,其特征在于,所述非线性系数公式为: 式中Af为基波幅值,Aτ为二次谐波幅值,β为超声非线性系数。