本發(fā)明涉及超聲波應力檢測領域，具體涉及一種適用于水下環(huán)境的超應力檢測影響因子修正方法。

背景技術：

1、超聲應力檢測技術基于聲彈性原理，當發(fā)射換能器發(fā)射超聲縱波以第一臨界角斜入射到入射到被檢材料表面時，依據(jù)?snell?定律，?可在被檢材料內部產(chǎn)生臨界折射縱波，材料中的應力會影響超聲波傳播速度，當應力方向與超聲波傳播方向一致時，拉伸應力使超聲波傳播速度變慢或傳播時間延長，壓縮應力使超聲波傳播速度加快或傳播時間縮短；因此，在發(fā)射和接收換能器距離保持不變的條件下，測得零應力對應的超聲波傳播時間和被檢工件對應的超聲波傳播時間，即可求出被檢工件中的應力絕對值；

2、由于水下環(huán)境與陸上環(huán)境不同，存在溫度、壓力、長距離信號傳輸?shù)葐栴}，若按照陸上工藝進行校準檢測，會存在一定的偏差，無法反映工件的真實應力水平；因此，本發(fā)明針對溫度對超聲應力檢測的影響提出了一種適用于水下環(huán)境的超聲應力檢測影響因子修正方法，將超聲應力檢測技術應用于水下環(huán)境，針對超聲應力水下環(huán)境檢測過程中存在的溫度影響因素進行試驗，得到修正參數(shù)，優(yōu)化設備校準、檢測流程，減小水下結構應力檢測出現(xiàn)的偏差，從而提高水下環(huán)境應力檢測的精度。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種適用于水下環(huán)境的超聲應力檢測影響因子修正方法，以解決上述背景技術中出現(xiàn)的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種適用于水下環(huán)境的超聲應力檢測影響因子修正方法，包括：

3、步驟一：針對被測試件進行實驗方案制定，確定水下應力檢測裝置實驗方案；

4、步驟二：根據(jù)所述水下應力檢測裝置實驗方案進行水下應力檢測裝置部署；

5、步驟三：通過所述水下應力檢測裝置針對被測試件進行水下應力檢測溫度影響聲速修正實驗，獲得不同溫度下的超聲波聲時值；

6、步驟四：根據(jù)所述實驗的結果，進行水下超聲應力檢測影響因子分析；

7、步驟五：根據(jù)所述水下超聲應力檢測影響因子分析結果，提出水下超聲應力檢測影響因子修正公式，并對水下超聲應力值進行修正。

8、進一步地，所述步驟三中被測試件為船舶及海洋工程用結構鋼的板材試樣；

9、所述步驟一中針對被測試件進行實驗方案制定包括提出可能影響水下超聲應力檢測的重要影響因子和制定水下應力檢測溫度影響聲速修正實驗方案，所述重要影響因子為溫度。

10、進一步地，所述步驟二中水下應力檢測裝置包括超聲殘余應力檢測主機、配合超聲殘余應力檢測主機設置的應力檢測探頭和配合超聲殘余應力檢測主機設置的信號傳輸線纜。

11、進一步地，所述的超聲殘余應力檢測主機包括主機外殼、顯示屏幕、電源和探頭接口、操作系統(tǒng)和使用軟件，所述顯示屏幕用來進行檢測操作并顯示超聲信號幅度值、超聲波傳播聲時及被檢工件的應力值。

12、進一步地，所述應力檢測探頭包括發(fā)射換能器、配合發(fā)射換能器設置的接收換能器及設置在發(fā)射換能器和接收換能器之間的聲楔塊。

13、進一步地，所述超聲殘余應力檢測主機、應力檢測探頭和信號傳輸線纜為國內廠家生產(chǎn)的型號。

14、進一步地，所述步驟三中溫度的范圍為0℃～50℃；

15、所述步驟三中中選取的不同溫度值至少為5組且最高與最低溫度的差值至少為15℃；

16、所述步驟三中水下應力檢測溫度影響聲速修正實驗包括:

17、s1、規(guī)定實驗場景，所述實驗場景應包括實驗場所、環(huán)境水深、環(huán)境溫度，將被測試件放置在相同水深的不同溫度環(huán)境，利用所述超聲殘余應力檢測主機產(chǎn)生激勵電信號；

18、s2、電信號經(jīng)過所述信號傳輸線纜傳輸?shù)竭_所述應力檢測探頭的發(fā)射換能器，通過所述發(fā)射換能器激發(fā)超聲臨界折射縱波，所述臨界折射縱波經(jīng)所述被測試件并被所述接收換能器接收，并將超聲臨界折射縱波信號再次轉換為激勵電信號；

19、s3、所述信號傳輸電纜回傳至所述超聲殘余應力檢測主機，通過所述超聲殘余應力檢測主機得到所述相同水深且不同溫度環(huán)境下的所述超聲波聲時，由于超聲波在被測試件中的傳播距離不變，因此可通過聲時的變化反映超聲波波速的變化。

20、進一步地，所述步驟四中的實驗結果為水下應力檢測溫度影響聲速修正實驗所述獲得的實驗數(shù)據(jù)；

21、所述步驟四中的水下超聲應力檢測影響因子分析為分析在所述不同溫度環(huán)境下，所述超聲波聲時值的變化情況。

22、進一步地，所述步驟五中水下超聲應力檢測影響因子修正為不同溫度環(huán)境下，根據(jù)所述實驗數(shù)據(jù)結果，提出水下超聲應力檢測影響因子修正公式，并對水下超聲應力值進行修正。

23、進一步地，所述步驟五中水下超聲應力檢測影響因子修正公式推導過程如下：

24、根據(jù)超聲波檢測原理，當超聲波以第一臨界角入射到被檢材料表面時，依據(jù)snell?定律，可在被檢材料內部產(chǎn)生臨界折射縱波。依據(jù)聲彈性原理，材料中的殘余應力會影響超聲波傳播速度，當殘余應力方向與超聲波傳播方向一致時，拉伸應力使超聲波傳播速度變慢或傳播時間 t延長，壓縮應力使超聲波傳播速度加快或傳播時間t縮短。因此，在聲程距離保持不變的條件下，若測得零應力 σ0對應的超聲波傳播時間 t0和被檢工件對應的超聲波傳播時間 t，即可求出被檢工件中的殘余應力值，即：

25、 σ-σ0 =k(t-?t0 )

26、或

27、 ?σ=κδt

28、式中：

29、 ?σ——殘余應力的變化量（應力差）， ?σ=σ-σ0

30、 δt——超聲波傳播時間的變化量（聲時差）， δt=?(t-?t0 )

31、 κ——應力系數(shù)，與被檢的材料和探頭間距有關，可通過拉伸試驗標定獲得。

32、根據(jù)熱彈性理論，在一定溫度范圍內，超聲縱波在介質中的傳播速度（聲時）與溫度的呈近似線性關系，而從上面的應力公式可以看出，應力與聲時亦呈線性關系，因此由溫度差產(chǎn)生的應力修正公式如下：

33、 σ(t)=c*（t1 -t0 ）/k

34、 c=(tmax -tmin )/(tmax -tmin )

35、式中：

36、σ(t),因溫度變化引起的應力修正值；

37、t1為被測工件溫度；

38、t0為零應力試塊進行零應力聲時校準的溫度；

39、c為溫度修正系數(shù)，可通過溫度修正實驗獲得；

40、tmax及tmin為溫度修正實驗時的最大、最小聲時；

41、tmax及tmin為溫度修正實驗時的最高、最底水溫；

42、k為被測工件的應力標定系數(shù)，即試驗聲時差與應力值的斜率；

43、因此，被測工件的實際應力應為： σ(實)=κδt+σ(t)。

44、通過上述技術方案，本發(fā)明的有益效果為：

45、本發(fā)明提供了一種適用于水下環(huán)境的超聲應力檢測影響因子修正方法，針對被測試件進行實驗方案制定，確定水下應力檢測裝置實驗方案；根據(jù)水下應力檢測裝置實驗方案進行水下應力檢測裝置部署；通過水下應力檢測裝置針對被測試件進行水下應力檢測溫度影響聲速修正實驗，獲得不同溫度下的超聲聲時值；根據(jù)實驗結果，進行水下超聲應力檢測影響因子分析；根據(jù)分析結果，提出水下超聲應力檢測影響因子修正公式，對水下超聲應力檢測影響因子進行修正，得到修正參數(shù)，優(yōu)化設備校準、檢測流程，減小水下結構應力檢測出現(xiàn)的偏差，從而提高水下環(huán)境應力檢測的精度。

46、下面通過附圖及實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。