一种检测残余应力与结构缺陷的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种检测残余应力与结构缺陷的系统，用于对试件的残余应力和结构缺陷进行检测，包括激振装置、感测装置和显示装置；激振装置向试件输入激励，使试件产生振动；感测装置对试件的振动进行感应并形成振动信号，将振动信号计算获得振动信号的振幅和频率；显示装置根据振动信号的振幅和频率，对试件上的振幅及频率进行显示。本实用新型的有益效果是：系统结构简单，操作简便快捷，组件成本和运行成本低廉；适应于各种形式的结构件内部残余应力与缺陷的批量检测。
【专利说明】一种检测残余应力与结构缺陷的系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及安全检测设备及方法，特别涉及一种检测残余应力与结构缺陷的系统。
【背景技术】
[0002]试件在铸造、焊接、锻压、冷热校直、机加工淬火之后产生大量的残余应力。残余应力的不均匀分布和峰值过高是造成试件变形、翘曲、开裂、应力腐蚀以及抗变形能力下降、疲劳极限下降、断裂韧性下降以及抗拉性能下降的主要原因。而复杂试件可能存在内部结构虚焊，在长期使用过程中，也可能存在结构开裂，预应力试件应力松弛，内部支承刚度不足等现象。针对以上现象，目前常见安全检测方法为:射线或超声测试；磁粉或渗透测试；声发射技术。但是当试件是个较复杂结试件时，探测设备难以进入结试件内部，难以详细探明实际情况，即使对焊缝等关键位置逐个检查也费时费力，效率低下。
实用新型内容
[0003]有鉴于此，本实用新型提出一种结构简单，检测方便的检测残余应力与结构缺陷的系统，以解决现有检测设备及方法难以检测复杂试件的问题。
[0004]为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的:
[0005]一种检测残余应力与结构缺陷的系统，用于对试件的残余应力和结构缺陷进行检测，包括激振装置、感测装置和显示装置；激振装置向试件输入激励，使试件产生振动；感测装置对试件的振动进行感应并形成振动信号，将振动信号计算获得振动信号的振幅和频率；显示装置根据振动信号的振幅和频率，对试件上的振幅及频率进行显示，通过分析试件的振幅与频率，分析试件残余应力值大小和是否有结构缺陷产生。
[0006]上述检测残余应力与结构缺陷的系统，其中，激振装置包括:信号发生器、功率放大器和激振器；
[0007]信号发生器输出激励信号到功率放大器,功率放大器对激励信号的功率进行放大，再传送到激振器，由激振器向试件输出激振力使试件产生振动。
[0008]上述检测残余应力与结构缺陷的系统，其中，信号发生器还可输出不同频率的激励信号，通过调节信号发生器改变激励信号的频率。
[0009]上述检测残余应力与结构缺陷的系统，其中，感测装置包括传感器和测振仪；
[0010]传感器感应试件的振动，并形成振动信号传递到测振仪,测振仪根据振动信号计算出振动信号的振幅和频率。
[0011]上述检测残余应力与结构缺陷的系统，其中，显示装置包括示波器和频率计；
[0012]示波器接收振动信号并显示振动信号的振幅，频率计接收振动信号并显示振动信号的频率。
[0013]上述检测残余应力与结构缺陷的系统，其中，试件夹持于固定位置上，试件具有用于夹持在固定位置上的夹持部位，用于接收激振力的激振部位，和用于向感测装置输出振动的感测部位；多个试件的夹持部位、激振部位和感测部位均一致。
[0014]上述技术方案的有益效果是:
[0015]1、系统结构简单，操作简便快捷，组件成本和运行成本低廉。
[0016]2、适应于各种形式的结试件内部残余应力与缺陷的批量检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0018]图1为本实用新型检测残余应力与结构缺陷的系统实施例的结构示意框图。【具体实施方式】
[0019]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]本实用新型的基本思想在于:设计一种检测残余应力与结构缺陷的系统，通过检测试件的固有频率或振动衰减曲线，以起到测试试件的残余应力与结构缺陷的作用。
[0022]下面结合附图，对本实用新型的各优选实施例作进一步说明:
[0023]如图1所示一种检测残余应力与结构缺陷的系统，用于对试件的残余应力和结构缺陷进行检测，包括激振装置、感测装置和显示装置；激振装置向试件输入激励，使试件产生振动；感测装置对试件的振动进行感应并形成振动信号，将振动信号计算获得振动信号的振幅和频率；显示装置根据振动信号的振幅和频率，对试件上的振幅及频率进行显示。
[0024]在上述技术方案的基础上，进一步的，激振装置包括:信号发生器、功率放大器和激振器；信号发生器输出激励信号到功率放大器，功率放大器对激励信号的功率进行放大，再传送到激振器，由激振器向试件输出激振力使试件产生振动；信号发生器还可输出不同频率的激励信号，通过调节信号发生器改变激励信号的频率。
[0025]在上述技术方案的基础上，进一步的，感测装置包括传感器和测振仪；传感器感应试件的振动，并形成振动信号传递到测振仪，测振仪根据振动信号计算出振动信号的振幅和频率。
[0026]在上述技术方案的基础上，进一步的，显示装置包括示波器和频率计；示波器接收振动信号并显示振动信号的振幅，频率计接收振动信号并显示振动信号的频率。
[0027]在上述技术方案的基础上，进一步的，试件夹持于固定位置上，试件具有用于夹持在固定位置上的夹持部位，用于接收激振力的激振部位，和用于向感测装置输出振动的感测部位；多个试件的夹持部位、激振部位和感测部位均一致；以实现测试结果的可重复性和批量试件间的可对比性。
[0028]在上述技术方案的基础上，现提供以下两个实施例:[0029]实施例1:
[0030]将试件安装在固定位置，并夹持于试件的夹持部位上，调节信号发生器的频率，改变功率放大器向激振器所输出的激励信号的频率，进而实现激振器向试件激振部位输入不同频率的激振力；传感器对试件感测部位的振动进行感应，并形成振动信号传输到测振仪上，测振仪对振动信号进行计算，并将获得到的试件的振动频率和振幅发送到示波器和频率计上显示；当试件的振幅达到某个极大值时,此时的频率值即为试件的某一阶固有频率值。
[0031]进一步的，由于，试件的固有频率值与试件内的残余应力之间的关系为:
[0032]①试件内形成残余应力，或者内部残余应力增大时，试件固有频率大幅升高。
[0033]②其他因数不变时，固有频率阶数越高，受残余应力的影响越大。
[0034]③其他因数不变，相同结构时，小尺寸试件比大尺寸试件的频率受残余应力的影响大。
[0035]④材料密度小的试件频率比材料密度大的试件频率受残余应力影响大。
[0036]因此，同型号同尺寸同材料的不同试件的固有频率值的不同，代表着该试件内的残余应力存在差异，进而可获得试件内残余应力与试件某一高阶固有频率之间的关系曲线，并经统计分析获得试件的残余应力值与该高阶固有频率值变化量的对照表。
[0037]进一步的，通过上述技术方案获得试件的固有频率，通过使用试件的残余应力值与固有频率值对照表，评价不同的试件内残余应力的大小。
[0038]而当构件内部产生裂纹、断裂等缺陷，或者预应力连接结构应力松弛时，其整体刚度变小，固有频率降低。因此当构件固有频率值偏移标准试样的固有频率时，可推断构件存在缺陷及缺陷的严重程度。
[0039]实施例2:
[0040]调节信号发生器的频率，改变功率放大器向激振器所输出的激励信号的频率，进而实现激振器向试件输入不同频率的激振力；传感器对试件的振动进行感应，并形成振动信号传输到测振仪上，测振仪对振动信号进行计算，并将获得到的试件的振动频率和振幅发送到示波器和频率计上显示；通过利用示波器获得试件的振幅的衰减与时间的曲线关系O
[0041]进一步的，设置一试件为标准件，通过上述技术方案获得标准件的振幅，并获得标准件的振幅的衰减与时间的曲线关系；再次利用上述技术方案对其他试件进行检测，获得该试件的振幅的衰减与时间的曲线关系，并与标准件的振幅的衰减与时间的曲线关系进行对比，判断该检测的试件是否具有残余应力。
[0042]从上述各实施例可以看出，本实用新型的优势在于:
[0043]1、系统结构简单，操作简便快捷，组件成本和运行成本低廉。
[0044]2、适应于各种形式的结试件内部残余应力与缺陷的批量检测。
[0045]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种检测残余应力与结构缺陷的系统，用于对试件的残余应力和结构缺陷进行检测，其特征在于，包括激振装置、感测装置和显示装置；所述激振装置向所述试件输入激励，使所述试件产生振动；所述感测装置对所述试件的振动进行感应并形成振动信号，将所述振动信号计算获得所述振动信号的振幅和频率；所述显示装置根据所述振动信号的振幅和频率，对所述试件上的振幅及频率进行显示。
2.如权利要求1所述检测残余应力与结构缺陷的系统，其特征在于，所述激振装置包括:信号发生器、功率放大器和激振器； 所述信号发生器输出激励信号到所述功率放大器，所述功率放大器对所述激励信号的功率进行放大，再传送到所述激振器，由所述激振器向所述试件输出激振力使所述试件产生振动。
3.如权利要求2所述检测残余应力与结构缺陷的系统，其特征在于，所述信号发生器还可输出不同频率的激励信号，通过调节所述信号发生器改变所述激励信号的频率。
4.如权利要求1所述检测残余应力与结构缺陷的系统，其特征在于，所述感测装置包括传感器和测振仪； 所述传感器感应所述试件的振动，并形成振动信号传递到所述测振仪，所述测振仪根据所述振动信号计算出所述振动信号的振幅和频率。
5.如权利要求1所述检测残余应力与结构缺陷的系统，其特征在于，所述显示装置包括示波器和频率计； 所述示波器接收所述振动信号并显示所述振动信号的振幅，所述频率计接收所述振动信号并显示所述振动信号的频率。
6.如权利要求1所述检测残余应力与结构缺陷的系统，其特征在于，所述试件夹持于固定位置上； 所述试件具有用于夹持在所述固定位置上的夹持部位，用于接收激振力的激振部位，和用于向所述感测装置输出振动的感测部位；多个所述试件的所述夹持部位、所述激振部位和所述感测部位均一致。
【文档编号】G01N29/12GK203385699SQ201320386584
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】杨洪波, 龙也, 徐瑾 申请人:上海三一重机有限公司