Контроль остаточных напряжений в металлах

Лазерно-ультразвуковое измерение остаточных напряжений основано на акустоупругом эффекте - зависимости скорости распространения ультразвуковых волн от напряжений в среде. Распределение остаточных напряжений может быть вычислено с помощью измерений отклонений скорости ультразвуковой продольной и поверхностной волны в случае одностороннего доступа к объекту при использовании преобразователей с наклонным вводом ультразвука (ПЛУ-6Н-02). Малая длительность и высокое качество ультразвуковых импульсов, возбуждаемых лазером, позволяют измерять скорость ультразвуковых волн с прецизионной точностью на малой базе - статистический разброс измерений превышает 5х10-4 при длине пробега более 2 мм.
 

Малые размеры лазерно-ультразвукового пучка (2 мм), позволяют локально измерять скорость продольной и сдвиговой волны одновременно. По данным скоростей и плотности материала вычисляется полный набор упругих модулей материала (модули Юнга и сдвига, коэффициент Пуассона) локально. Относительная точность – лучше 2%. Распределение скорости продольной волны CLZ и скорости рэлеевской волны CRX вдоль образца представлены ниже. Измерения скоростей ультразвука однозначно выявляет область локализации внутренних напряжений. Эти данные необходимы при расчетах остаточного ресурса детали и определении ее «слабых» мест.
 


Ниже представлено измерение локальных упругих свойств кумулятивного элемента. Лазерно-ультразвуковое измерение распределения модуля Юнга материала воронки (ЗВП01) показало его вариации в 8% по поверхности элемента, что приводит к неустойчивому формированию кумулятивной струи.