Page 49 - 无损检测2022年第十二期

王 怡, 等:

考虑温度影响的基于超声回波幅度谱的钢构件应力检测

进行绝对应力检测。 误差的主要原因是高温条件下, 超声回波信号出现
该试验需要同时进行加载和控温, 因此, 采用千 了衰减, 且受到一定程度的干扰。总体而言, 通过温
斤顶作为加载装置( 见图 3 ), 试验时将其与待测构 度修正后的应力检测公式, 可以在 8% 的误差范围
件、 超声波探头放置在步入式恒温箱( 东莞市环仪仪 内检测应力, 说明该方法具有一定的准确性。
器科技有限公司生产的 HYHW-12A 型) 中, 应力检 表 2 考虑温度效应的第一组应力检测结果
测试验现场如图 4 所示。 T / ΔT / f 1 * / 文章方法检测 应变片法检测 相对误差 /
℃ ℃ MHz 结果σ / MPa 结果σ / MPa %

25 0 8.2313 93 90 2.90

35 10 7.3302 293 287 2.32

45 20 8.0747 119 115 4.00

55 30 7.8013 176 168 4.34

65 40 7.0909 347 329 5.23
表 3 考虑温度效应的第二组应力检测结果
T / ΔT / f 1 * / 文章方法检测 应变片法检测 相对误差 /
图 3 加载装置实物 ℃ ℃ MHz 结果σ / MPa 结果σ / MPa %

25 0 8.0524 1 128 1.61

35 10 8.3321 70 69 2.35

45 20 7.7435 191 197 2.62

55 30 7.0085 372 354 5.29

65 40 7.6718 202 189 6.81
表 4 考虑温度效应的第三组应力检测结果
T / ΔT / f 1 * / 文章方法检测 应变片法检测 相对误差 /
℃ ℃ MHz 结果σ / MPa 结果σ / MPa %

图 4 应力检测试验现场 25 0 7.9086 160 155 3.34

为验证考虑温度影响后, 所提出的钢构件应力 35 10 7.8013 181 184 1.64

45 20 7.1738 33 318 3.96
检测修正公式的准确性, 将试验结果与应变片法的
55 30 8.2012 9 92 7.48
检测结果进行对比。将自补偿应变片沿受力方向布
65 40 6.9149 395 37 6.09
置在待测构件的四周, 用 502 胶水进行黏贴, 并与应
变采集仪连接, 以验证待测构件受到轴向力的作用, 4 温度对超声横波信号传播衰减的影响
同时获取应变。通过预加载, 根据各应变片的变化
值进行调整并固定千斤顶, 以确保待测构件受力为 在温度修正因子标定试验中发现, 高温条件下,
超声回波信号会出现衰减, 且受到一定程度的干扰。
轴向受力。

图5 , 6分别为25℃和45℃下的超声回波信号。
在搭建的应力检测试验系统上进行验证试验,
获取超声回波信号, 经过信号处理, 得到第一特征频
率, 将其代入标定了温度修正因子和应力 - 波谱参数
的应力检测温度修正公式, 计算得出不同温度下钢
构件的绝对应力。
选择 5 个温度点, 在每个温度点随机加载, 并根
据文中方法求解钢构件绝对应力, 并对钢构件重复
进行三组考虑温度影响的绝对应力检测试验, 三组

图 5 25 ℃ 下的超声回波信号
试验的检测结果如表 2~4 所示。
从表 2~4 可以看出, 不同温度下, 基于超声回 分析信号传播衰减的原因, 主要考虑以下三个

波幅度谱的钢构件绝对应力检测结果与应变片法检 方面: ① 由于长时间处于高温状态, 耦合剂的界面

测结果的相对误差随控制温度的上升而增大。产生 耦合作用减弱; ② 高温影响了探头对信号的发射接
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2022 年 第 44 卷 第 12 期
无损检测