專利名稱：基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法，特指一種基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
激光沖擊波技術(shù)利用短脈沖(幾十納秒)的高峰值功率密度(大于109W/cm2)激光束產(chǎn)生高強(qiáng)度壓力沖擊波，作用于金屬材料表面并向內(nèi)部傳播，使材料發(fā)生特定的效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的處理、加工、成形和檢測(cè)。目前，激光沖擊波技術(shù)在工程領(lǐng)域的主要應(yīng)用包括激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)、激光沖擊成形技術(shù)、激光沖擊打標(biāo)、激光沖擊波檢測(cè)膜基界面結(jié)合強(qiáng)度等。然而，關(guān)于激光沖擊波技術(shù)在材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方面的運(yùn)用未見(jiàn)報(bào)道。材料力學(xué)性能是評(píng)價(jià)材料質(zhì)量的主要指標(biāo)，也是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與計(jì)算的主要依據(jù)，隨著工業(yè)技術(shù)發(fā)展,對(duì)材料的各種力學(xué)性能要求越來(lái)越高,這就要求對(duì)材料進(jìn)行精確的試驗(yàn)。目前單軸拉伸測(cè)量法和壓入測(cè)量法是獲得材料力學(xué)性能最常用的測(cè)量手段。前者需要制備專門的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，得到的是材料的平均力學(xué)性能參數(shù)。后者測(cè)量過(guò)程中壓頭與材料接觸，材料變形量小，且處于復(fù)雜的三軸應(yīng)力狀態(tài)，很難直接進(jìn)行理論求解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法；該基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法方法簡(jiǎn)單，不需要專門的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)試樣；測(cè)量原理明顯，能直接進(jìn)行理論求解。本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法，包括以下步驟:(I)利用激光沖擊波沖擊材料表面，同時(shí)采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀采集不同時(shí)間時(shí)三個(gè)應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)；所述三個(gè)應(yīng)變片粘貼在材料沖擊面的背面，三個(gè)應(yīng)變片軸線交于一點(diǎn)，交點(diǎn)與沖擊面的光斑中心對(duì)應(yīng)，三個(gè)應(yīng)變片的粘貼位置與交點(diǎn)的距離不小于激光沖擊光斑半徑；所述材料受沖擊區(qū)域涂有吸收層，吸收層上覆蓋約束層；(2)利用某一時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)，求解該時(shí)間點(diǎn)的最大主應(yīng)變?chǔ)?I和最小主應(yīng)變?chǔ)?;將步驟(I)采集的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)代入公式(I)和公式(2)求解ε i和ε 2 ;
權(quán)利要求
1.一種基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)利用激光沖擊波沖擊材料表面，同時(shí)采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀采集不同時(shí)間時(shí)三個(gè)應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)；所述三個(gè)應(yīng)變片粘貼在材料沖擊面的背面，三個(gè)應(yīng)變片軸線交于一點(diǎn)，交點(diǎn)與沖擊面的光斑中心對(duì)應(yīng)，三個(gè)應(yīng)變片的粘貼位置與交點(diǎn)的距離不小于激光沖擊光斑半徑；所述材料受沖擊區(qū)域涂有吸收層，吸收層上覆蓋約束層； (2)利用某一時(shí)間點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)，求解該時(shí)間點(diǎn)的最大主應(yīng)變?chǔ)臝和最小主應(yīng)變8 2 ； 將步驟(I)采集的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)代入公式(I)和公式(2)求解￡1和ε2;
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法，其特征在于，所述激光沖擊波的壓力大于材料動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度的2.5倍。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于激光沖擊波技術(shù)的材料屈服強(qiáng)度檢測(cè)方法，利用應(yīng)變片檢測(cè)激光沖擊加載材料的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)，根據(jù)采集的動(dòng)態(tài)應(yīng)變數(shù)據(jù)和材料的Johnson-Cook動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型求解材料的動(dòng)態(tài)應(yīng)力-時(shí)間曲線，曲線中動(dòng)態(tài)應(yīng)力不隨時(shí)間變化的數(shù)值即為材料的屈服強(qiáng)度。本發(fā)明與現(xiàn)有的測(cè)量方法相比，方法簡(jiǎn)單，不需要專門的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)試樣，測(cè)量原理明顯，能直接進(jìn)行理論求解。激光沖擊波瞬時(shí)沖擊加載為非接觸式加載，作用力大，材料變形量較大，測(cè)量結(jié)果為加載部位材料的屈服強(qiáng)度，尤其適用于受沖擊載荷材料的力學(xué)性能參數(shù)標(biāo)定。
文檔編號(hào)G01N21/00GK103091251SQ201310013100
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者馮愛(ài)新, 薛偉, 聶貴峰, 顧永玉 申請(qǐng)人:溫州大學(xué), 江蘇大學(xué)