Page 94 - 无损检测2023年第四期
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王国浩, 等:

   基于正交试验的 X 射线衍射法残余应力测量效率优化

       不同测量角度个数下, 残余应力测量时间与极                         对于测量时间影响较小。分析可知, 测量过程中, 摇
   差曲线如图4所示, 可见, 当          ψ 角个数增加到9个的              摆角度选择 3° 有利于提高残余应力测量数据的稳
   时候, 极差降幅较大, 数据趋于稳定。 角个数为9                         定性。
                                    ψ
   时, 测量误差较小, 稳定性较好, 且残余应力测量时
   间也相对较短。故在实际测量中                ψ  角个数为 9 时
   最为合适。









                                                       图6 不同摇摆角度下, 残余应力测量时间与极差曲线

                                                     3 结论

   图4 不同测量角度个数下, 残余应力测量时间与极差曲线                          ( 1 )基于正交试验表中的均值与方差分析, 明

   2.2 不同准直器直径对测量的影响                                 确了测量参数对残余应力测量有如下影响: 角个
                                                                                             ψ
     在残余应力测量过程中, 准直器直径决定了仪                           数达到9个以上时, 测量误差较小; 角个数设置为
                                                                                    ψ
   器测量的面积, 测量面积越大, 参与测量的晶粒数量                         9个即可保证测量的准确度, 且              ψ 角个数超过 9 个
   也越多, 测量值的波动幅度会减小, 从而降低测量误                         后测量仪得到的数值趋于稳定。对于表面光滑的平

   差。基于正交试验结果, 准直器直径为 2 mm 和                         面试样选择直径为3mm 的准直器, 能够保证其测
   3mm 时误差较小。不同准直器直径下, 残余应力                          量数据稳定; 对于粗糙或复杂曲面试样, 应适当增大

   测量时间与极差曲线如图5所示, 可见准直器直径                           准直器直径。摇摆角度对残余应力测量的误差影响
   为3mm 和2mm 时数据稳定性较好, 准直器直径                         较小, 但是对于测量数值的稳定性有一定影响。




   为1mm 时稳定性最低。同时, 准直器直径对测量                               ( 2 ) 采用 X 射线衍射法测量403不锈钢残余应
   时间几乎无影响。                                          力, 测量参数对于测量数据误差的影响大小排序为:
                                                     ψ 角个数>准直器直径>摇摆角度; 对于测量数据
                                                     稳定性的影响大小排序为: 角个数 > 准直器直径
                                                                             ψ
                                                     >摇摆角度。考虑时间因素, 403 不锈钢的光滑平
                                                     面试样在     ψ 角个数为9个, 准直器直径为3mm , 摇

                                                     摆角度为3° 的测量参数下, 测量数值误差较小且稳
                                                     定性较好。
                                                     参考文献:

    图5 不同准直器直径下, 残余应力测量时间与极差曲线
                                                      [ 1 ]  RU X , STAEHLE R W.Historical ex p erience
       综上, 表面粗糙度较小的平面试样中多采用较                              p rovidin gbasesforp redictin gcorrosionandstress









   小的准直器直径, 以获得稳定性较好的测量数据, 而                              corrosionin emer g in g su p ercritical water nuclear



   对于齿轮齿面、 轴类零件等复杂曲面, 采用较大的准                              technolo gy : p art1-review [ J ] .Corrosion , 2013 , 69 ( 3 ):
   直器直径才能够保证测量数据的准确性。                                     211-229.
   2.3 不同摇摆角度对测量的影响                                   [ 2 ]  刘建章. 核结构材料[ M ] . 北京: 化学工业出版社,
     不同摇摆角度下, 残余应力测量时间与极差曲                                2007.
                                                      [ 3 ]  朱有鑫, 李萌蘖, 卜恒勇, 等.403 不锈钢锻件喷淬过
   线如图6所示, X 射线残余应力分析仪工作时以预
                                                           程数值模拟[ J ] . 金属热处理, 2019 , 44 ( 12 ): 219-225.
   定测量角进行摆动测量, 正交试验结果表明, 摇摆角                          [ 4 ]  张飞, 赵运才. 超声表面滚压改善45#钢表层特性及
   度对于测量残余应力的误差影响较小, 但从图6中                                 疲劳性能的研究[ J ] . 表面技术, 2017 , 46 ( 9 ): 185-
   可知, 摇摆角度对于测量数值稳定性有较大影响, 而                              190.
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          2023年 第45卷 第4期
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