残余应力的激光超声检测方法研究············冯湾湾 潘永东 茹东恒 吴昊 严云峰

残余应力的激光超声检测方法研究
残余应力的存在对机械构件的服役性
能具有重大影响，尤其对其疲劳强度、抗应
力腐蚀能力、使用寿命及尺寸稳定性。适当
的、合理分配的残余应力能有助于提高构件
的疲劳强度及使用寿命，而不适当的残余应
力将会导致构件强度、抗应力腐蚀等力学性
能降低，甚至引起变形、开裂等早期失效事
故 [1,2] 。因此，如何快速、无损地检测出残余
应力，对于保障生产、稳定产品质量具有重
要的意义。目前 X 射线法、巴克豪森噪声法、
中子衍射法以及声弹性法是无损测量应力
的几种方法 [3] 。其中，前两种方法测量深度
较浅，中子衍射法虽然能测量几十毫米深的
内部应力，但中子源建造和运行费用昂贵，
而且无法实施现场测量。声弹性法可以测量
整个声传播路径上的应力，测量深度大，设
备操作简单。声弹性法测量应力的关键是测
得材料的声弹性常数。超声波法来测量材料
的声弹性常数除了传统的超声检测技术，还
有近些年发展起来的电磁超声和激光超声，
但是电磁超声只适用于铁磁性材料和导电
材料，激光超声近年来已发展成为超声学的
一个重要分支，与传统的超声无损检测技术
相比，具有非接触、适应范围广、空间分辨
率高、宽频带、可实现快速全方位实时在线
扫描等优势，因而该技术可被应用于工件质
量实时检测及监测、材料的无损检测以及高
温高压环境下测量等 [4,5] 。由于声弹性效应是
一种弱效应，应力引起的声速变化量很小，
因此，对波速变化的精确测量显得尤为重要。

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