本發(fā)明屬于復(fù)雜曲面檢測(cè)，尤其涉及適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法及法線調(diào)整裝置。

背景技術(shù)：

1、在廣闊的機(jī)械工程領(lǐng)域中，存在著大量類似于壓氣機(jī)葉片這樣的復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件。它們所處的工作環(huán)境往往極為嚴(yán)苛，面臨著高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷、高應(yīng)力等極端狀況。這些結(jié)構(gòu)件的構(gòu)造極為復(fù)雜，承載情況可謂艱難至極。它們除了要承受諸如離心負(fù)荷、彎扭負(fù)荷等巨大壓力外，還隨時(shí)可能遭受來自外部物體的猛烈撞擊、持續(xù)不斷的振動(dòng)、各種腐蝕性物質(zhì)的侵蝕、強(qiáng)勁氣流的強(qiáng)力沖擊以及長(zhǎng)期的疲勞作用等眾多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。從廣泛的實(shí)際情況和詳盡的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，這類復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)件的故障在整個(gè)龐大的機(jī)械系統(tǒng)故障中占據(jù)著相當(dāng)大的比重，其中常見的問題多種多樣，涵蓋了根部出現(xiàn)裂紋、榫齒產(chǎn)生裂紋、葉身發(fā)生斷裂以及葉冠出現(xiàn)磨損等等一系列缺陷。這些棘手的問題毫無疑問地成為了嚴(yán)重影響相關(guān)技術(shù)質(zhì)量最為突出和關(guān)鍵的難題，對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的使用安全性構(gòu)成了極大的威脅和挑戰(zhàn)。

2、在殘余應(yīng)力的無損檢測(cè)中，常見方法包括x射線衍射法、中子衍射法和高能同步輻射法的硬x射線衍射等，但這些方法存在造價(jià)高、檢測(cè)厚度小、難以商用等缺點(diǎn)。短波長(zhǎng)特征x射線衍射技術(shù)具有造價(jià)低、檢測(cè)精度高、檢測(cè)厚度大的特點(diǎn)。但在實(shí)際測(cè)量過程中，檢測(cè)器探頭并不能與被檢測(cè)曲面的檢測(cè)點(diǎn)垂直，導(dǎo)致殘余應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)精度低，因此，亟需一種適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法及法線調(diào)整裝置來解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法及法線調(diào)整裝置，以解決上述問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，包括如下步驟：

4、第一步，建立試件的三維模型和絕對(duì)坐標(biāo)系，確定被測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)；

5、第二步，確定所述被測(cè)點(diǎn)的法線，使所述被測(cè)點(diǎn)的法線的方向與x射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針方向共線；

6、第三步，檢測(cè)所述被測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力。

7、優(yōu)選的，將所述試件安裝在曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置上，并將所述曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置的x軸轉(zhuǎn)角、y軸轉(zhuǎn)角和z軸轉(zhuǎn)角歸零，利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x對(duì)所述試件和所述曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置建模形成所述三維模型和所述絕對(duì)坐標(biāo)系。

8、優(yōu)選的，在所述三維模型中找到所述被測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)位置，生成所述被測(cè)點(diǎn)的法線，計(jì)算所述法線與所述絕對(duì)坐標(biāo)系的x軸、y軸和z軸的偏角并調(diào)整所述試件的角度，使所述被測(cè)點(diǎn)的法線與所述x射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針方向共線。

9、優(yōu)選的，所述法線與所述絕對(duì)坐標(biāo)系的x軸偏角記為x方向偏角，所述法線與所述絕對(duì)坐標(biāo)系的y軸偏角記為y方向偏角，所述法線與所述絕對(duì)坐標(biāo)系的z軸偏角記為z方向偏角，根據(jù)所述x方向偏角、y方向偏角和z方向偏角調(diào)整所述曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置使所述試件的x軸轉(zhuǎn)角與所述x方向偏角、y軸轉(zhuǎn)角與所述y方向偏角和z軸轉(zhuǎn)角與所述z方向偏角相同，使所述法線與所述x射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針方向共線。

10、優(yōu)選的，移動(dòng)所述x射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針至所述被測(cè)點(diǎn)后，檢測(cè)所述被測(cè)點(diǎn)殘余應(yīng)力。

11、優(yōu)選的，確定法線過程中，在所述三維模型中找到與所述被測(cè)點(diǎn)處于相同切面上相鄰的四個(gè)節(jié)點(diǎn)，記錄所述被測(cè)點(diǎn)與四個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)，擬合出所述被測(cè)點(diǎn)所在平面，取所述平面的法線為所述被測(cè)點(diǎn)的法線方向。

12、優(yōu)選的，所述三維模型和所述絕對(duì)坐標(biāo)通過abaqus軟件生成，使用c3d8r的網(wǎng)格類型對(duì)所述三維模型劃分網(wǎng)格，并在abaqus中找到所述被測(cè)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)位置。

13、優(yōu)選的，使用matlab擬合所述被測(cè)點(diǎn)所在平面，以及使用matlab計(jì)算所述x方向偏角、所述y方向偏角和所述z方向偏角。

14、一種曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置，使用上述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，包括：

15、z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)所述試件的z軸方向轉(zhuǎn)角；

16、x軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置，安裝在所述z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置的活動(dòng)端，用于調(diào)節(jié)所述試件的x軸方向傾斜角度；

17、y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置，通過90°斜塊安裝在所述x軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置的活動(dòng)端，用于調(diào)節(jié)所述試件的y軸方向轉(zhuǎn)角。

18、優(yōu)選的，所述x軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置與所述90°斜塊之間設(shè)有用于增加所述x軸方向傾斜角度調(diào)整范圍的30°斜塊。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果：

20、本發(fā)明通過三維建模和建立模型與實(shí)物相同的絕對(duì)坐標(biāo)系，結(jié)合仿真與實(shí)物的點(diǎn)位協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)點(diǎn)的精準(zhǔn)定位和法線方向確定，相較于傳統(tǒng)的曲面x射線檢測(cè)殘余應(yīng)力的方法，本發(fā)明通過將被測(cè)點(diǎn)法線方向與x射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針方向共線，提高了殘余應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)特征：

1.適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：確定法線過程中，在所述三維模型中找到與所述被測(cè)點(diǎn)處于相同切面上相鄰的四個(gè)節(jié)點(diǎn)，記錄所述被測(cè)點(diǎn)與四個(gè)所述節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)，擬合出所述被測(cè)點(diǎn)所在平面，取所述平面的法線為所述被測(cè)點(diǎn)的法線方向。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：所述三維模型和所述絕對(duì)坐標(biāo)通過abaqus軟件生成，使用c3d8r的網(wǎng)格類型對(duì)所述三維模型劃分網(wǎng)格，并在abaqus中找到所述被測(cè)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)位置。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于：使用matlab擬合所述被測(cè)點(diǎn)所在平面，以及使用matlab計(jì)算所述x方向偏角、所述y方向偏角和所述z方向偏角。

9.一種曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置，使用權(quán)利要求2-8任一所述的適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述x軸旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(4)與所述90°斜塊(2)之間設(shè)有用于增加所述x軸方向傾斜角度調(diào)整范圍的30°斜塊(3)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于復(fù)雜曲面檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法及法線調(diào)整裝置，其中，適用于復(fù)雜曲面多方向殘余應(yīng)力測(cè)試方法，包括如下步驟：第一步，建立試件的三維模型和絕對(duì)坐標(biāo)系，確定被測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)；第二步，確定被測(cè)點(diǎn)的法線，使被測(cè)點(diǎn)的法線的方向與X射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針方向共線；第三步，檢測(cè)被測(cè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力，還包括一種曲面測(cè)試點(diǎn)法線偏角調(diào)節(jié)裝置。本發(fā)明通過將被測(cè)點(diǎn)法線方向與X射線應(yīng)力檢測(cè)儀的探針方向共線，提高了殘余應(yīng)力檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：江小輝,孫寧,胡方旭,丁子珊,郭淼現(xiàn),郭維誠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6