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激光散斑法通过检测物体表面因残余应力引起的微观变形实现应力测量,其核心技术流程如下:
一、检测原理
散斑图案生成
激光照射物体粗糙表面时,光线散射形成随机干涉斑点(散斑图)。
应力-变形关联
残余应力导致材料局部变形 → 表面微观位移 → 散斑图案同步位移。
位移量提取
通过比对变形前后的散斑场相位差,计算位移矢量并反演应力值(公式:Δ𝜙=4𝜋/𝜆⋅Δ𝑑,其中λ 为激光波长,Δd 为位移量)。
二、关键技术实现
1. 电子散斑干涉(ESPI)
装置:偏振激光源+高速CCD相机+图像处理器;
精度:位移分辨率达0.01μm,应力精度±5MPa(工业级)。
2. 深度剖面检测(结合盲孔法)
复合技术:
激光散斑法测表层应力;
电解剥层逐层移除材料;
多次循环测量获得深度方向应力梯度。
修正算法:消除剥层造成的应力释放误差,重建原始深层应力。
三、应用场景与优势
特性 说明 来源
非接触检测 无需贴应变片,对曲面、薄壁件友好(如飞机有机玻璃舱盖)
全场测量 单次成像获取全域应力分布,自动标识高应力区(如齿轮齿根断裂风险点)
快速高效 单点检测≤3秒,深度剖面分析约30分钟
深层应力 结合电解剥层可测深度≥1mm(如重型机械轴类零件)
四、局限性及应对
表面要求:
需低反射率表面(高反射工件需喷涂哑光漆);
环境干扰:
强振动会导致散斑模糊 → 需配备隔振平台;
材料适用性:
适用于金属、玻璃、复合材料,但对多孔材料误差较大。
注:操作需遵循ASTM E837(盲孔法)与ISO 21474(散斑法)标准。
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