[发明专利]基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作装置及方法

权利要求书

1.一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，对于一种铝合金材料，先制作两块材料、大小、尺寸一致的试块，对其中第一试块采用机械测定法测量其释放应变，计算出初始应力值，另第二试块由于与第一试块即被破坏试块的材料、大小、尺寸一致，可认为其所测释放应力相等，将第二试块认为是零应力试块，第一试块测得的初始应力值即为零应力块初始应力值，对第二试块进行超声波应力测试，用第二试块进行零应力标定，然后对该铝合金材料作为测试对象进行测试，其测试结果将上述第一试块得到的初始应力值作为误差值去掉。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，采用切条法对第一试块测量其释放应变，在切条破坏后的第一试块上粘贴单向应变片，单向应变片连接应变仪。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，利用线切割制作第一、第二试块；切条法中用线切割将第一试块进行分割成多块，在多块中的每个分割块上粘贴单向应变片。

4.根据权利要求2所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，利用线切割制作第一、第二试块；切条法中用线切割将第一试块进行分割成多块，在多块中的每个分割块上粘贴单向应变片。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，针对不同种类、热处理状态、初始塑性变形累积程度的一种铝合金材料，通过拉伸试验得到声弹性常数K；

第二步，利用线切割制作两块材料、大小、尺寸一致的对应参考试块；

第三步，结合机械应力释放方法中的切条法，对其中第一试块非零应力状态的试样进行切条破坏，利用粘贴单向应变片和应变仪测量其释放应变，根据切条法测量出的应变值按照胡克定律计算出初始应力值，另第二试块由于与第一试块即被破坏试块的材料、大小、尺寸一致，可认为其内应力的大小和切条法所测释放应力相等，该第二试块即可认为是零应力试块，第一试块测得的初始应力值即为零应力块的初始应力值；

第四步，将该铝合金材料牌号、热处理状态、加工状态、尺寸大小、声弹性常数K、初始应力值、表面粗糙度导入超声波测试系统数据库中；由该数据库提供匹配的零应力试块参数，用第二试块进行零应力标定；

第五步，然后再对该铝合金材料作为测试对象进行测试，测试结果加上或减去切条法所得到的初始应力值。

6.根据权利要求1至4任一所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，对第一试块进行4次切割，分成8小块，每块表面布置有上、下各一个单向应变片。

7.根据权利要求5所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作方法，其特征在于，对第一试块进行4次切割，分成8小块，每块表面布置有上、下各一个单向应变片。

8.一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作装置，其特征在于，包括第一试块(1)、第二试块(4)、单向应变片(2)、静态应变仪(3)、超声波换能器(5)、超声波应力测试设备(6)，具体地：

第一试块、第二试块由一种铝合金材料切割成两块而成，第一试块、第二试块的材料、大小、尺寸完全相同；

第一试块表面粘贴有单向应变片，单向应变片连接静态应变仪，静态应变仪连接应变值计算装置，应变值计算装置根据应变值计算出初始应力值并输出结果；应变值计算装置通过人机交互连接或者物理连接超声波应力测试设备；

第二试块连接超声波换能器，超声波换能器连接超声波应力测试设备；

超声波应力测试设备包括零应力标定模块、初始应力值去除模块，零应力标定模块对第二试块进行零应力标定；初始应力值去除模块将超声波应力的测试结果减去上述的初始应力值。

9.根据权利要求8所述的一种基于超声波法的铝合金车体残余应力测量零应力试块的制作装置，其特征在于，所述的超声波应力测试设备包括人机交互装置、超声波测试系统数据库，超声波测试系统数据库通过人机交互装置获得并储存有铝合金材料牌号、热处理状态、加工状态、尺寸大小、声弹性常数K、初始应力值、表面粗糙度的数据信息。