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激光散斑法通過檢測物體表面因殘余應力引起的微觀變形實現應力測量,其核心技術流程如下:
一、檢測原理
散斑圖案生成
激光照射物體粗糙表面時,光線散射形成隨機干涉斑點(散斑圖)。
應力-變形關聯
殘余應力導致材料局部變形 → 表面微觀位移 → 散斑圖案同步位移。
位移量提取
通過比對變形前后的散斑場相位差,計算位移矢量并反演應力值(公式:Δ??=4??/??⋅Δ??,其中λ 為激光波長,Δd 為位移量)。
二、關鍵技術實現
1. 電子散斑干涉(ESPI)
裝置:偏振激光源+高速CCD相機+圖像處理器;
精度:位移分辨率達0.01μm,應力精度±5MPa(工業級)。
2. 深度剖面檢測(結合盲孔法)
復合技術:
激光散斑法測表層應力;
電解剝層逐層移除材料;
多次循環測量獲得深度方向應力梯度。
修正算法:消除剝層造成的應力釋放誤差,重建原始深層應力。
三、應用場景與優勢
特性 說明 來源
非接觸檢測 無需貼應變片,對曲面、薄壁件友好(如飛機有機玻璃艙蓋)
全場測量 單次成像獲取全域應力分布,自動標識高應力區(如齒輪齒根斷裂風險點)
快速高效 單點檢測≤3秒,深度剖面分析約30分鐘
深層應力 結合電解剝層可測深度≥1mm(如重型機械軸類零件)
四、局限性及應對
表面要求:
需低反射率表面(高反射工件需噴涂啞光漆);
環境干擾:
強振動會導致散斑模糊 → 需配備隔振平臺;
材料適用性:
適用于金屬、玻璃、復合材料,但對多孔材料誤差較大。
注:操作需遵循ASTM E837(盲孔法)與ISO 21474(散斑法)標準。
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