[发明专利]一种基于散斑干涉计量的残余应力测试装置

摘要

本发明提供了一种基于散斑干涉计量的残余应力测试装置，属于残余应力测试装置技术领域。本发明包括：干涉仪底座、激光干涉仪、相机支架、相机连接块、工业CCD相机和三个尖角，所述激光干涉仪设置在干涉仪底座的上部，相机支架的下端与激光干涉仪的上部固定连接，相机支架的上端固定有相机连接块，工业CCD相机设置在相机连接块上；所述干涉仪底座为一个U形金属板，干涉仪底座的下端均布有三个尖角，干涉仪底座的上端均布有三个圆形定位孔，所述激光干涉仪为一个U型金属框架结构，激光干涉仪下表面设有三个钢珠且分别与干涉仪底座上的三个圆形定位孔相接触。

主权项

1.一种基于散斑干涉计量的残余应力测试装置，包括：干涉仪底座(1)、激光干涉仪(2)、相机支架(3)、相机连接块(4)、工业CCD相机(5)和三个尖角(6)，所述激光干涉仪(2)设置在干涉仪底座(1)的上部，相机支架(3)的下端与激光干涉仪(2)的上部固定连接，相机支架(3)的上端固定有相机连接块(4)，工业CCD相机(5)设置在相机连接块(4)上；所述干涉仪底座(1)为一个U形金属板，干涉仪底座(1)的下端均布有三个尖角(6)，干涉仪底座(1)的上端均布有三个圆形定位孔(7)，所述激光干涉仪(2)为一个U型金属框架结构，激光干涉仪(2)下表面设有三个钢珠且分别与干涉仪底座(1)上的三个圆形定位孔(7)相接触；所述激光干涉仪(2)的U型金属框架内部集成了一个分光镜(12)、两个反光镜(13)和两个激光扩束镜(14)共五个光学镜片，由以上五个光学镜片即组成了一个干涉光路，分光镜(12)的作用是将激光器发出的激光分成两束相干光，反光镜(13)的作用是调整两束激光的方向使两束光轴线位于同一平面内且与被测材料表面夹角相同，激光扩束镜(14)的作用是将两束激光扩束获得10mm直径的光斑，所述激光干涉仪(2)和U型金属框架外弧面处与光纤连接，内弧面处固定两个激光扩束镜(14)以获得两束相干光；其特征在于，将钻孔前散斑图像I1和钻孔后的散斑图像I2，在计算机中进行分析运算获得孔周围应变场测试结果，该应变场中各点应变的方向与入射于材料表面的两束激光方向相同，定义为X方向；在距离孔中心半径为r的圆周上，取两两夹角为45°的三个点P1、P2和P3，获得这三个点的X方向应变值，将其分别记为ε₁、ε₂和ε₃；设所钻孔的半径为a，孔中心处残余应力第一主应力为σ₁，第二主应力为σ₂，第一主应力与X方向的夹角为利用材料力学应力应变关系以及弹性力学基本假设推导出三个点的应变ε₁、ε₂和ε₃与孔中心位置O处残余应力σ₁、σ₂以及夹角满足以下数学关系式解该方程，即可由已知量ε₁、ε₂和ε₃来求得残余主应力σ₁和σ₂以及主方向角其中在上述数学关系式中，E为被测材料杨氏模量，υ为被测材料泊松比。