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T/CSAA2X-2024
激光超声应力检测方法金属材料
1范围
本标准规定了激光超声应力检测的方法和原理、人员、环境、设备与仪器、试样、检测程序、
检测报告等方面要求。
本标准适用各种金属材料的应力检测。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用
文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本(包括所有的修改单)
适用于本文件。
GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法
GB/T228.2金属材料拉伸试验第2部分：高温试验方法
GB7247.1激光产品的安全第1部分：设备分类、要求
GB/T7704无损检测X射线应力测定方法
GB/T12604.1无损检测术语超声检测
GB/T15313激光术语
GB/T32073无损检测残余应力超声临界折射纵波检测方法
3术语和定义
GB/T7704、GB/T12604.1、GB/T15313界定的术语和定义适用于本文件。
4检测方法和原理
基于声弹性理论，超声波在均匀变形的固体介质中传播的速度会发生变化，有如下关系：
=……………………（）
1
式中：
——材料在无应力状态时超声波传播速度，单位为米每秒（m/s）；
0
—材料在有应力状态下的超声波传播速度，单位为米每秒（m/s）；
—材料中沿超声波传播方向的声弹性系数；
—被测试样的残余应力,单位为兆帕（MPa）。
表面波声弹性系数K由材料的二阶和三阶弹性常数决定，一般表达为式（2），也可以通过单
向加载应力下的两个方向声速标定实验测量得到。
2………………（）
=482
式中：
1
T/CSAAXX-2024
—材料的二阶弹性常数；
—材料的三阶弹性常数。
式（1）变形可得：
1
=−…………（3）
0
引入任意已知应力的参考试样，根据式（3）可得到如下关系式：
1
−=−……（4）
0
式中：
—参考试样的残余应力,单位为兆帕（MPa）；
—表面波在参考试样中的传播速度，单位为米每秒（m/s）。
运用激光与材料作用的热弹效应，采用脉冲激光在被测试样上激发超声表面波，再在离激发点
一定距离的位置进行超声波信号采集（如图1所示），通过测定超声波在预定检测范围内的传播速
度，即可根据声弹性原理按照式（3）或式（4）计算出该检测范围内的平均应力。
图1激光超声应力检测示意图
采用本文件方法所测得的残余应力是被检测试样表层下三维空间内沿声波传播方向的残余应力
平均值。
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