超声应力检测系统原理介绍
医学超声应力检测实验报告
医学超声应力检测实验报告医学超声应力检测实验报告1. 引言医学超声应力检测是一种非侵入性的诊断技术，用于评估材料或组织的力学性质。
通过利用声波在物质中传播时的速度和衰减变化，可以获得关于组织应力分布的定量信息。
本篇文章将深入探讨医学超声应力检测的原理、方法及其在医学领域的应用。
2. 原理医学超声应力检测基于声波的传播和回波特性。
声波在组织中传播时会受到组织的力学特性的影响，如弹性模量、剪切模量等。
通过测量声波在组织中的传播速度和衰减，可以推导出组织的应力分布情况。
应力分布的改变可能是由于疾病或其他生理状态引起的，因此该技术可以作为疾病诊断和治疗的辅助手段。
3. 方法医学超声应力检测的方法主要包括弹性成像和剪切波弹性成像。
弹性成像是通过测量组织的变形来获得组织的应力信息，而剪切波弹性成像则是通过引入剪切波来评估组织的刚度。
这两种方法都需要使用超声探头将声波发送到组织中，并记录回波信号。
然后对回波信号进行处理和分析，得到组织的应力分布图像。
4. 应用医学超声应力检测在医学领域有广泛的应用。
它可以用于肿瘤的检测和诊断。
肿瘤组织通常比正常组织更硬，因此可以通过测量组织的刚度来区分肿瘤和正常组织。
医学超声应力检测还可以用于评估心脏和血管疾病。
通过测量心肌和血管的应力分布，可以评估心脏功能和血管弹性，提供相关疾病的诊断信息。
该技术还可以用于骨骼系统的评估，如骨质疏松和骨折的诊断。
5. 个人观点和理解医学超声应力检测是一项非常有前景和潜力的技术。
它不仅可以提供关于材料或组织力学性质的重要信息，而且还具有非侵入性和实时性的特点。
这使得医学超声应力检测成为一项理想的临床诊断技术。
随着技术的不断发展和改进，相信医学超声应力检测将在未来的医学领域中发挥越来越重要的作用，为疾病的早期诊断和治疗提供更准确、有效的手段。
6. 总结医学超声应力检测是一种有效的非侵入性诊断技术，通过测量声波在组织中的传播速度和衰减来评估组织的应力分布。
超声波冲击设备 消除应力原理
超声波冲击设备消除应力原理
超声波冲击设备消除应力原理超声波焊接应力消除设备的基本原理就是利用大功率超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率冲击金属物体表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压缩塑性变形；同时超声波焊接应力消除设备波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力；并使被冲击部位得以强化。
所以超声波焊接应力消除设备能够显著提高金属焊接接头及结构的疲劳强度,大幅度延长其疲劳寿命；消除残余拉应力，并使被冲击部位产生压应力，从而提高工件的承载能力；有效改善焊趾的几何形状，大大降低焊趾处的应力集中系数，其效果大大优于TIG工艺；消除焊趾表层微小裂纹和焊接缺陷，抑制裂纹提前萌生；强化金属零件表面，提高表面质量和使用寿命。
该设备高效、节能、无污染、使用方便，不受工件形状、场地、环境的限制,处理效果显著。
超声波焊接应力消除设备提高焊接接头疲劳性能的基本原理金属结构件在焊接时，普遍采用熔化焊接的方法，在金属的填充过程中，在接头部位留有余高、凹坑及各种焊接缺陷，造成严重的应力集中；同时还产生一定的焊接残余应力。
在绝大多数情况下，残余拉应力对焊接结构的疲劳强度是不利的。
同时，大量研究表明，在焊趾部位距离表面0.5mm左右处一般存有熔渣等缺陷，该缺陷较尖锐，相当于疲劳裂纹提前萌生。
在应力集中、焊趾熔渣缺陷及焊接残余拉应力的联合作用下，焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命被严重降低。
超声波焊接应力消除设备处理法提高焊接接头疲劳强度和疲劳寿命的基本原理焊后利用超声波推动冲击工具以每秒二万次以上的频率沿焊缝方向冲击焊缝的焊趾部位，使之产生较大的压缩塑性变形，使焊趾处产生圆滑的几何过渡，从而大大降低了焊趾处余高和凹坑造成的应力集中；消除了焊趾处表层的微小。
超声法焊缝残余应力检测技术研究
中的传播速度是表 征介质声学特性的重要参数。声 速 与介 质 的 弹性 模 量 和 密度 有 关 ， 一 定 的 介 质 ， 对 弹
性模量 和 密度 为 常数 ， 故声 速 也 为常数 ， 同 的介 不 质 ， 不 同 的声 速 。此 外 ， 声 波 波 型 不 同 时 ， 质 有 超 介 弹性变形 型式不 同， 声速 也不一 样。固体介质 不仅 能传播纵波 ， 而且 可以传播横 波和表面波等 ， 但他们 的声 速 是 不 同 的。 另 外 ， 质 尺 寸 对 声 速 也 有 一 定 介
多学 者在 超声 波 与残余应 力 关系 上进 行 了深人 的理 论
式中： 为介质的杨 氏弹性模量 ； ｐ为介质的密度 ； Ｇ为
介 质 的剪切 弹性模 量 ； 介 质 的泊松 比 ； ｒ ｏ Ａ和 为 二 阶 常数 。 由上 述公 式 可 以看 出 ， 速 主要 由介 质 的 弹性 模 声
量、 密度和泊松比决定 ， 不同材料的声速值也不一样 。
物质 状态 的差 异 ， 引起 声速 的变化 非常 明显 。通常 ， 在 同一 种 固体介 质 中 ， 波声速 大 于横波声 速 。 纵
１ ２ 超声 波传 播速 度 与残余应 力的关 系 ．
波评估微观结构对焊缝 残余应力 的影 响 。印度英 Ｊ
＋ 收 稿 日期 ：０ １ ０ — ７ ２ １试验技术 ・
电 子 机 械 工 程
２１ 年 ２ ０２ 月
道焊缝残余应力没有得 到及时检测 ， 长时间腐蚀 导致 应 力释 放从 而 引起 开 裂 。 因此 ， 余 应 力 的 检 测不 仅 残
会 影 响 日常生活 ， 且 会 波及 到一 个 国家 的 稳定 和人 而
Ｐ Ｎ ｍ－ ｌ ， Ｉ ｎ ２ Ｕ Ｃ ｕ －ｕ ｎ Ｘ ＡＯ Ｄｉｇｇ ｏ ， Ａ Ｇ ｉｎ － ｅ ＷＵ Ｙ Ａ Ｑ． Ｘ ｅ Ｌ ｇ ，Ｘ ｈ ｎｇ ａ ｇ ， Ｉ ｎ －ｕ Ｙ ｌ Ｙｏ Ｎ Ｘ ａ ｇｃ ｎ ， ｉ ｈ
超声检测应力的范围
超声检测应力的范围引言：超声检测是一种非破坏性检测方法，广泛应用于工业领域中，可用于检测材料的内部缺陷、材料的物理性能以及材料应力状态等。
本文将重点探讨超声检测在应力范围方面的应用。
一、什么是应力检测应力是物体内部单位面积上的内力，用于描述物体对外部载荷的响应能力。
在工程领域中，应力常常是引起材料损坏和破坏的主要因素之一。
因此，了解材料的应力状态对于确保工程结构的安全和可靠性至关重要。
二、超声检测应力的原理超声检测应力是基于超声波在材料中传播的原理进行的。
当超声波通过材料时，它们会与材料中的缺陷、界面和晶粒等发生相互作用，从而导致超声波的散射、反射和折射等现象。
通过分析超声波的传播特性，可以获得材料的应力信息。
三、超声检测应力的应用范围1. 金属材料应力检测：超声检测可以用于测量金属材料中的应力，例如焊接接头、压力容器等。
通过分析超声波的散射信号，可以确定材料的应力状态，并判断其是否达到破坏的临界值。
2. 混凝土结构应力检测：超声检测可以用于评估混凝土结构中的应力分布情况，例如桥梁、建筑物等。
通过对超声波的传播速度和幅度进行测量，可以获得混凝土结构中的应力信息，以便进行结构安全评估和维护决策。
3. 塑料制品应力检测：超声检测可以用于检测塑料制品中的应力分布情况，例如塑料容器、管道等。
通过测量超声波的传播时间和振幅变化，可以评估塑料制品的应力状态，以避免因应力集中而导致的破裂和损坏。
4. 纤维复合材料应力检测：超声检测可以用于纤维复合材料中的应力分布检测，例如飞机机翼、汽车车身等。
通过对超声波的散射和反射信号进行分析，可以评估复合材料中的应力状态，以确保其性能和可靠性。
四、超声检测应力的优势和局限性1. 优势：a. 非破坏性检测：超声检测是一种非破坏性的检测方法，可以在不破坏材料的情况下获取应力信息。
b. 快速高效：超声检测可以在短时间内完成应力检测，提高工作效率。
c. 灵敏度高：超声检测可以对微小的应力变化进行检测，具有较高的灵敏度。
钢轨纵向应力的超声波检测_宋文伟
摘要：钢轨纵向应力是铁路安全与维修中一个突出的问题。
日常及季节性的温度变化使无缝钢轨产生很高的纵向应力（ＬＲＳ）。
一旦钢轨中出现过大的纵向拉应力，会导致钢轨绝缘连接板及其他钢轨扣件出现疲劳。
当出现过大的纵向压应力时，可能引起胀轨，该问题已经成为铁路行业进行安全方面研究的重点。
此项研究的目的是为铁路企业在需要的地点提供对钢轨纵向应力进行检测的能力，以便采取合理有效的预防性维修。
目前正在内布拉斯加－林肯大学（ＵＮＬ）进行的研究，由美国联邦铁路局（ＦＲＡ）提供支持，重点是利用超声波对钢轨纵向应力进行检测＊。
超声波速度与固体中应力之间的关系，也被称作是声电效应，是此次研究的基础。
基础开发工作在内布拉斯加－林肯大学的试验室及有一小段轨道的所谓“工地试验室”内进行。
试验室内开发的测量技术被运用到实际现场当中。
当前正在将超声波检测数据与安装在钢轨上的应力模块检测的数据直接进行比较。
＊这些最新的技术，有利于通过移动平台完成钢轨纵向应力的检测。
关键词：钢轨纵向应力超声波胀轨钢轨中和温度钢轨纵向应力的超声波检测美国联邦铁路局研究结果ＲＲ０８－０５２００８年６月研究背景自上世纪５０年代起，无缝钢轨（焊接长钢轨）大大延长了轨道的寿命，降低了轨道的维修成本。
如今，一根无缝钢轨可达１０公里。
与此同时，由于在露天，受太阳的辐射，承受温度的不断变化，无缝钢轨也给铁路行业带来了自身的问题。
由于受沿钢轨方向的约束，以及热胀冷缩的影响，无缝钢轨中的温度变化可能导致钢轨中产生纵向应力。
冬季夜晚，热引起的拉应力使螺栓连接件中出现疲劳裂缝、脱焊及摩擦侵入。
在炎热的夏季，温度的升高可能导致出现过大的压应力，受活载及列车速度的影响，可能造成出现胀轨（轨道的横向移动），甚至出现列车脱轨事故。
胀轨通常是当列车通过曲线轨道时出现。
对纵向作用力进行评估是保证铁路安全运输的一个重要因素。
此前的研究表明，无缝钢轨的纵向作用力主要来自钢轨材料的热胀。
无缝钢轨的纵向作用力的大小与温度的变化成正比，即热胀系数，也就是钢轨钢材的杨氏模量。
焊接应力检测方法
焊接应力检测方法焊接应力检测方法主要分为两大类：非破坏性检测和破坏性检测。
1. 非破坏性检测方法：- 超声波检测：利用超声波的传播速度和反射特性检测焊接接头中的应力，常用于检测焊缝内部的缺陷和裂纹。
- 磁粉检测：利用涂有磁粉的表面检测剂，在施加外部磁场的情况下，观察磁粉是否被磁场吸引，以检测焊接接头的裂纹和缺陷。
- 声发射检测：通过检测焊接接头产生的声波信号，分析声波的特征来判断焊接接头的应力状态。
- 热成像检测：利用红外热像仪检测焊接接头表面的温度分布，进而推测焊接接头的应力情况。
2. 破坏性检测方法：- 拉伸试验：将焊接接头进行拉伸试验，通过测量其抗拉强度和伸长率等指标来评估焊接接头的应力情况。
- 冲击试验：将焊接接头进行冲击试验，通过测量其冲击韧性等指标来评估焊接接头的应力状态。
- 金相显微镜观察：对焊接接头进行金相试样制备，利用金相显微镜观察焊接接头的组织结构和裂纹情况，以判断焊接接头的应力状况。
需要注意的是，不同焊接材料和焊接方法可能需要采用不同的应力检测方法，具体选择何种方法需要根据具体的焊接情况和检测目的来决定。
除了上述提到的非破坏性和破坏性检测方法外，还有其他一些常用的焊接应力检测方法：3. X射线衍射法：通过测量焊接接头中的应力引起的晶格畸变，利用X射线衍射原理来检测焊接接头中的残余应力。
4. 电子背散射法：通过测量焊接接头中残余应力导致的电子背散射的强度变化，来评估焊接接头中的应力状态。
5. 针剂法：将特殊形状的针剂插入焊接接头内部，然后测量插入针剂的变形情况，来判断焊接接头的应力情况。
6. 应变计法：在焊接接头上粘贴应变计，通过测量应变计的变形来评估焊接接头中的应力状态。
7. 磁传导法：利用磁感应强度和磁导率的变化来检测焊接接头中的应力状态。
需要根据具体应用的要求选择合适的焊接应力检测方法，并结合实际情况进行综合分析和判断。
超声波应力检测原理
超声波应力检测原理《超声波应力检测原理》超声波是一种机械波，在很多领域中被广泛应用，其中之一就是应力检测。
超声波应力检测原理是一种利用超声波传播特性来确定物体内部应力状态的非破坏性检测技术。
超声波应力检测的基本原理是利用声波在物体内部传播时产生的应力反射和折射现象。
当超声波穿过被测物体时，其波速和传播方向会发生变化，这是因为超声波在材料中传播时会遇到不同的声阻抗。
声阻抗即声波在两种介质之间传播时遇到的阻力，它与材料的密度和声速有关。
当声波由一种介质进入另一种介质时，如果两者的声阻抗不同，声波将发生反射和折射。
在超声波应力检测中，我们常常使用超声波的频率范围在1-10MHz之间。
当超声波通过被测物体时，超声波的部分能量将被反射回来，形成反射波。
通过测量反射波的振幅和时间来确定被测物体的应力状态。
在应力检测中，通常会使用一对超声传感器，一个作为发射器，另一个作为接收器。
发射器将超声波发送到被测物体上，接收器接收反射回来的超声波，然后通过信号处理和分析来确定被测物体的应力状态。
超声波应力检测的优点是非接触、非破坏性。
传统的应力检测方法，如应变片法和动态应变法，需要将传感器粘贴或固定在被测物体表面，对被测物体造成一定的破坏。
而超声波应力检测只需要通过超声波的传播态势来检测应力状态，不对物体进行任何改变，因此更适用于对敏感物体的测量。
总的来说，超声波应力检测原理是一种利用超声波在物体内部传播时产生的应力反射和折射现象来确定物体内部应力状态的非破坏性检测技术。
它通过测量超声波的反射波来推断被测物体的应力状态，具有非接触、非破坏性的优点。
随着技术的不断发展，超声波应力检测在材料科学、工程结构以及医学等领域中的应用前景将越来越广泛。
超声波应力检测原理
超声波应力检测原理
超声波应力检测是一种非破坏性的应力测量方法，它基于超声波在材料中传播的特性来推断材料的应力状态。
以下是超声波应力检测的基本原理：
1.声弹性效应：当超声波在材料中传播时，材料的应力状态会影响超声波
的传播速度。
这种现象被称为声弹性效应。
材料的应力状态与其弹性模
量、泊松比等物理参数有关，这些参数的变化会导致超声波传播速度的
变化。
2.超声波传播速度测量：为了测量超声波在材料中的传播速度，需要使用
一对发射和接收换能器。
发射换能器产生超声波脉冲，该脉冲在材料中
传播并被接收换能器接收。
通过测量超声波从发射到接收的时间差和传
播距离，可以计算出超声波在材料中的传播速度。
3.应力计算：根据声弹性效应，材料的应力状态与其超声波传播速度之间
存在一定的关系。
通常，可以使用经验公式或理论模型来建立这种关
系。
通过将测量的超声波传播速度与已知的应力-速度关系进行比较，可以计算出材料的应力状态。
4.分辨率和精度：超声波应力检测的分辨率和精度取决于多种因素，包括
超声波频率、换能器性能、材料性质以及测量条件等。
通常，使用高频
超声波和先进的信号处理技术可以提高分辨率和精度。
5.应用范围：超声波应力检测广泛应用于各种工程领域，如航空航天、石
油化工、桥梁建筑等。
它可以用于检测材料的残余应力、焊接残余应
力、热处理残余应力等，为材料的安全使用和性能评估提供重要信息。
需要注意的是，虽然超声波应力检测是一种非破坏性的测量方法，但在实际应用中仍需遵循一定的操作规范和安全措施，以确保测量结果的准确性和可靠性。
超声检测方法原理
超声检测方法原理超声检测（Ultrasonic Testing，UT）是一种常用的无损检测方法，其原理是利用超声波在材料中的传播和反射来检测材料内部的缺陷或确定材料的性质。
超声波是指频率超过20kHz的声波，其频率远超过人类可听到的范围。
超声波通过传感器（也称为探头）在材料表面产生，并沿着材料传播，当遇到材料内部的界面、缺陷或其他反射体时，部分超声波将被反射回传感器。
通过接收和分析这些反射回来的超声波可以判断和评估材料内部的缺陷。
超声波在材料中传播的速度与材料的密度、弹性模量以及声波的频率有关。
通常情况下，材料的密度越高，超声波的传播速度越快；而弹性模量越高，超声波的传播速度也越快。
根据这个原理，可以通过测量超声波的传播时间来得到材料的厚度或速度，从而评估材料的性质。
在超声检测中，常用的传感器是压电探头。
压电材料可以将电信号转化为超声波，并且可以将从材料内部反射回来的超声波转化为电信号。
传感器通常由一个或多个压电晶体构成，当加在晶体上的电压变化时，晶体会产生相应的变形，从而产生超声波。
反过来，当超声波到达晶体时，晶体会因超声波的作用而产生电荷，形成回传的电信号。
超声检测中的一个关键参数是声束。
声束是指超声波从传感器向材料传播的过程中的能量分布情况。
由于超声波传播时会受到材料的吸收、散射以及衍射等因素的影响，声束经过一定距离后会发生扩散和衰减。
因此，超声波在材料内部的分布是非均匀的。
超声检测方法通常分为脉冲回波法和超声波传播法两种。
脉冲回波法是通过将超声波以脉冲形式发送到材料中，并接收反射回来的脉冲信号来检测缺陷。
传感器在发送脉冲信号后，会切换到接收模式，接收反射回来的超声波信号，并将其转化为电信号进行处理。
根据反射信号的强度和到达时间可以确定缺陷的位置和性质。
超声波传播法则是通过测量超声波的传播时间或传播距离来评估材料的性质。
传感器将超声波发送到材料中一定距离处，并接收到达的超声波信号。
通过测量超声波的传播时间或传播距离，结合材料的密度和弹性模量等参数，可以计算出材料的厚度、速度以及其他性质。
超声诊断学基础和原理
1
第二章 超声诊断的基础和原理
教学要求：
1 掌握超声基础知识一些基本概念 2 掌握超声基本物理特性 3 掌握超声成像原理 4 掌握超声诊断方法及不同显示方式 5 掌握识别常见超声效应与图像伪差 意义及判 断
2
超声诊断学
超声诊断的基础和原理
MRI
现代三大医学影像诊断技术之一
US首选
CT
优势：无创 精确 方便
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
二 声源 声束 声场与分辨力
3 多普勒超声分辨力：
指多普勒超声系统测定流向 流速及与 之有关方面的分辨力
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
二 声源 声束 声场与分辨力
3 多普勒超声分辨力：
1多普勒侧向分辨力 2多普勒流速分布分辨力 3多普勒流向分辨力 4多普勒最低流速分辨力
第一节 诊断超声的物理特性
四 人体组织对入射超声的作用
在人体组织中对超声敏感者有中枢神经系统 视网膜 视神经 生殖腺 早孕期胚芽及3个月内早孕 孕期胎儿颅脑 胎心等 对这些脏器的超声检查;每 一受检切面上其固定持续观察时间不应超过1分钟
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
四 人体组织对入射超声的作用
二 声源 声束 声场与分辨力
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
二 声源 声束 声场与分辨力
横向分辨力对超声图像的影响
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超声诊断学
超声诊断的基础和原理
第一节 诊断超声的物理特性
考虑温度影响的基于超声回波幅度谱的钢构件应力检测
钢构件的应力状态是结构安全性能的一个重要指标。
为对存在安全隐患的钢构件及时进行维护和加固，有必要开展钢构件应力的无损检测，通过采集和分析钢构件应力数据，对结构的安全性能进行评估。
超声波法具有可以定向发射、穿透力强、检测仪器便携等优点，是目前应力无损检测手段中应用最广泛的一种。
提出的受力固体中弹性波波速的表达式为声弹性理论奠定了基础，也为基于声弹性理论开发超声无损检测技术提供了可能。
现有研究中，测量钢构件单向应力的超声无损检测技术分为横波法、纵波法、表面波法、导波法和临界折射纵波法。
当超声横波垂直入射到受力固体中时，将分解为两个偏振方向相垂直、传播速度不同的横波分量。
其中，粒子沿施加应力方向运动的横波分量与粒子垂直于施加应力方向运动的横波分量相比，前者的速度变化大于后者的速度变化。
因此，两个横波分量的速度差可用于测量单向应力。
在此基础上，谱分析技术的引入为超声横波无损检测的进一步发展提供了可能。
发现，反映了两波分量速度差异的两波分量之间的干涉会影响入射横波，从而产生回波频谱。
换句话说，回波频谱是入射波频谱在干涉因子作用下的结果。
如果应力测量的灵敏度定义为应力变化引起的被测物理参数的变化，那么相对于传统的声时法，回波频谱中的特征量对应力更为敏感。
谱分析技术与超声波法的结合为提高钢构件应力测量的灵敏度提供了可能。
由此，笔者提出了一种利用超声回波幅度谱中的一个特征量——第一特征频率来检测钢构件应力的方法。
为了提高该方法的适用性，笔者对基于超声回波幅度谱的钢构件绝对应力检测温度影响进行研究，依据所提出的利用超声回波幅度谱中第一特征频率检测钢构件应力的方法，推导考虑温度影响的钢构件绝对应力检测修正公式，并通过试验来总结温度对应力检测的影响程度和规律，同时对修正公式进行验证。
01考虑温度影响的钢构件绝对应力检测修正公式在没有考虑温度影响的情况下，可利用超声回波幅度谱中第一特征频率检测钢构件应力，其检测公式为：（1）式中：σ为钢构件绝对应力；f*1为第一特征频率；κ，γ为应力-波谱参数。
应力应变测量
实验步骤与操作流程
准备实验材料和设备，选 择适当的应变计和压力计。
将试样安装到试验机上， 调整试验机的初始状态。
将材料加工成标准试样， 进行温度和环境预处理。
进行实验，记录实验数据， 包括应力、应变、温度等。
数据处理与分析
01
数据清洗
去除异常值和缺失值，确保数据质 量。
统计分析
使用适当的统计方法分析数据，提 取有意义的信息。
04
应力应变测量实验设计与实 施
实验目的与要求
01 掌握应力应变测量的基本原理和方法。
02
了解材料的力学性能和应力应变曲线。
03
分析不同材料在不同条件下的应力应变行 为。
04
评估材料的强度、塑性和韧性等性能指标。
实验材料与设备
材料
不同种类和规格的金属、塑料、橡胶 等材料。
设备
万能材料试验机、应变计、压力计、 温度计、支架等。
03
应力应变测量的方法与技术
电阻应变片法
总结词
电阻应变片法是一种常用的应力应变测量方法，通过测量金属丝电阻的变化来推 算应变。
详细描述
电阻应变片由敏感栅等组成，当金属丝受到外力作用时，其电阻值会发生变化， 通过测量电阻的变化量，可以推算出金属丝的应变。该方法具有测量范围广、精 度高、稳定性好等优点，广泛应用于各种工程领域。
03
02
数据转换
将原始数据转换为更易于分析的格 式或变量。
结果可视化
使用图表、图像等形式展示分析结 果，便于理解和解释。
04
05
应力应变测量在工程中的应 用
结构健康监测
结构健康监测是利用应力应变 测量技术对工程结构进行实时 监测，以评估结构的健康状况
残余应力及检测方法
残余应力及检测方法一、残余应力简介及检测方法对比众所周知，工件在制造过程中，会受到各种因素的作用与影响。
当这些因素消失之后，若构件所受到的作用与影响不能完全消失，则会有部分作用与影响残留在构件内，这种残留的作用与影响，称作残余应力。
残余应力对工件有着很大的伤害，会使工件发生翘曲或扭曲变形，甚至开裂。
针对这一问题，在现在的科技环境下，产生了几种检测应力的方法，这几种方法都存在各自的优缺点，对比图如下：现阶段行业内主要使用以下几种方法检测残余应力：（1）盲孔法盲孔法的优点在于有较好精度，而缺点也比较明显，即检测过程中需要损坏材料的结构。
（2）X射线衍射法X射线衍射法经过了市场的检验，优点是技术较为成熟且稳定，缺点是检测仪器比较笨重，操作耗时且伴随着辐射。
（3）超声波应力检测法超声波应力检测法的优点在于操作简便、快速、不损伤材料，也不会对检测人员造成伤害。
而它的缺点就在于这是一项新的技术，虽然经过多家大型实验室的测验，但是市场检验度还不够高。
综合来看，超声波应力检测技术具有很大的现场适用性，下文对该技术进行详细介绍。
二、超声波应力检测技术1、超声波应力测试仪近些年国内超声波应力检测技术的研究进展较快，下图展示为我公司自主研发的一台超声波应力测试设备及配套软件，它是一款工业级高精度超声波应力测量设备，通过软件实现信号的激发和采集，根据声弹性理论进行残余应力的计算，可无损测定被测对象积聚的应力。
超声波应力测试设备（采集模块）超声波应力测试信号处理系统（显示操作模块）该设备符合国标GB/T 32073-2015《无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法》的要求，具备频率设置、滤波、超声激励、残余应力值计算等基本功能。
以下为该设备具有的优势和特点：•可同时测量应力、声时、壁厚、声速，实时显示超声波形，具有一定探伤功能；•配备高频数据采集卡，对上万次测量结果进行算法优化，测量结果更准确；•集成了温度传感器，通过温度补偿消除温度对检测结果的影响；•采集模块分体式设计，易于拆装，可无线连接显示操作模块，移动性强，易于现场使用；•设备可搭载锂电池独立供电，有效地解决了野外现场供电难的问题；•优良的抗干扰能力和可靠性，拥有出色的信噪比。
三维残余应力场超声无损检测原理和方法
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针对国营447厂火炮身管自紧应力层分布进行的研究
华泰科技
西部管道局西气东输管道残余应力现场测量应用：
专为西部管道局科技中心开发了一套适用于1219输油管道的焊缝残余应力超声测量系统。
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西部管道局西气东输457管道残余应力现场测量应用：
1#钢 钢
2#钢 钢
测测测测测测测 测测测测测测
测测测测测测测 测测测测测测
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测量的准确性研究：
拉伸试验对比验证测试系统图
时 差 （ ns）
应 力 --时 差 20
第一次测试
18
第二次测试
第三次测试
16
第四次测试
14
12
10
8
6
4
2
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 应 力 （ MPa）
拉伸试验对比验证结果（线性）
30
25
20
15
10
5
0 -250 -200 -150 -100 -50
0
50 100 150 200 250
距 焊 缝 中 心 距 离 （ mm）
45号钢焊缝附近应力分布测量图
由检测结果可知在焊缝两侧，越靠近焊缝的位置拉应力越大，在远 离焊缝的位置，应力状态由拉应力向压应力过渡，与理论状态相符
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cr为第一临界角
超声波折射现象中的折射角不仅与入射 角有关系，还与超声波在两种介质中的传 播速度有关
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产品介绍
临界折射纵波(LCR波) 有机玻璃楔块中的纵波通过界面传入钢材时，形成折射纵波，当入射角为
第一临界角时，折射纵波沿试件表面和亚表面传播，称为临界折射纵波。
临界折射纵波
临界折射纵波信号波形
第一临界角
当纵波从波速较慢的介质传播到波速较快的介质当中时，会有一个特 殊入射角使折射纵波的折射角等于90度，这个角度就是第一临界角。
压电 晶片
Ι
Π
ө0 ө0
入射 纵波
Өs
Ө1
反射纵波 折射纵波
折射横波
sin 0 sin l sin s
V0
Vl
Vs
cr sin 1(V0 V1)
适用范围 检测深度
厚 度 3mm 以 上 ， 外 径 100mm 以上铁磁性管道焊缝和管道 母材的残余应力检测
大于2mm
防腐层厚度 0.5~3.0mm
检测范围 -1000MPa~＋1000MPa
检测误差 ±30MPa
工作温度 -20℃~＋50℃
可信度 使用寿命
测量次数5000以内为95%
实验室环境5年，恶劣环境2 年
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产品介绍
根据声弹性理论，工件有自紧应力和无自紧应力情况下,超声波在其 中的传播速度是不同的，且传播速度与自紧应力的大小和状态有一定的 关系。
LCR波在零自紧应力介质中的声速为：
2
V0
0
二阶弹性系数
零自紧应力状态的介质密度
LCR波沿自紧应力方向的声速为：
V
(
2
西部管道局根据测试结果将问题管道送往廊坊管道 局做打压试验，爆管的结果与测试结果吻合。
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铁轨残余应力检测应用
随着高速列车的应用和发展，铁路运输安 全受到重视，铁轨在使用过程中受到交变热应 力作用，残余应力集中会导致铁轨断裂失效。 针对这一问题，我们研制了铁轨残余应力超声 检测系统，实现对轨头、轨腰和轨底的残余应 力检测。
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超声残余应力分析仪软硬件：
临界折射纵波应力测量系统（硬件）
临界折射纵波应力测量系统（软件）
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特点及指标
➢配备高频数据采集卡 ➢实时显示A扫图像 ➢结果显示残余应力值的大小和拉压状态 ➢检测结果自动保存，Word文档形式输出 ➢磁吸式传感器可手动断磁，传感器可吸 附于被测件表面 ➢集成了温度传感器，通过温度补偿消除 温度对检测结果的影响。 ➢软件界面简单直观，便于操作。 ➢系统应力检测范围大，重复性好，精度 高电池板供电，可以适应各种野外和现场 检测
3
2
4
10
4m
2l
)
1 2
0
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残余应力超声无损检测原理
测量原理
发射探头
x
(v0 , t0 )
零自紧力
0
发射探头
x
(v, t )
有自紧力
自紧应力测量公式：
接收探头
试样
0
接收探头
试样
K(t t0 ) Kt
内蒙古包头市包钢集团轨梁轨钢厂
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航空涡轮盘残余应力检测应用
叶轮盘是航空发动机的重要组成部分，在服役期间，叶轮盘长期受到 交变载荷的影响，残余应力集中会导致轮盘的变形，甚至产生微裂纹，严 重影响了航天发动机的安装精度和使用寿命，以及叶轮盘服役期间的安全 性。
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涡轮盘检测结果
涡轮盘幅板残余应力二维分布图（A面）。
自紧应力改变 量
t 为声时差，
K为应力常数。
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临界折射纵波自紧应力测量系统方案
一发一收的自紧力测量模式
读取采样数据 数字滤波 互相关分析 得出声时差
数据拟合
标标定定或或测测量量
声时差
应力常数
自紧力值
计算机软件流程图
一发一收测量模式的误差因素： (1)温度变化 (2)耦合状态 (3)测量仪器电气延时
装甲车体焊缝残余应力场测量应用：
对国营617厂、618场装甲车焊缝及母材残余应力分布进行检测
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火炮身管内壁残余应力现场测量应用：
HP身管内表面自紧层应力扫查装置
火炮身管在使用过程中会受到高温
高压冲击，通常要进行机械自紧和液 压自紧，提高抗烧蚀、抗疲劳以及承 受高膛压的能力由于自紧应力分布不 均匀而导致炮管弯曲变形，甚至发生 炸膛的事故，我们研制了火炮身管内 壁残余应力检测系统
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温度补偿研究：
温度补偿实验
时 差 （ ns）
250 第一次测试 第二次测试
200
150
100
50
0
0
5
10
15ห้องสมุดไป่ตู้
20
25
30
35
40
温度（℃）
温度补偿（线性）
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残余应力分析仪
产品应用
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钢板焊接应力残余应力检测：
45号钢焊缝附近残余应力场分布研究
时 差 (ns)
50
45
40
35
涡轮盘幅板残余应力二维分布图（B面）
应力值变化折线图
应力值变化折线图
残余应力分析仪
产品原理
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超声残余应力测量概述
残余应力 是指构件在制造或使用过程中，
受力后，由于应力场、温度场和组 织不均匀性等原因，在外力撤除后 构件内仍保留的应力。
宏观上，残余应力分为拉伸应力 和压缩应力； 微观上，残余应力分为微观结构 应力和晶内亚结构应力。
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残余应力检测方法－声时法