一种月池角隅残余应力检测方法及系统

1.本发明涉及残余应力检测技术领域，尤其涉及一种月池角隅残余应力检测方法及系统。


背景技术：

2.钻采船的月池总段集中了大量的钻采设备，以凸字形开口的月池为例，月池开口角隅安装焊接时会产生残余应力。为了钻采船进行工作时的安全，需要对月池总段完工阶段时结构中的残余应力进行检测，这不仅能够更好的评估工件的安全可靠性，还可对工件的装配顺序进行优化。
3.现在工程中使用最多的残余应力检测方法为盲孔法，也为打孔法。盲孔法通过在要检测的工件上钻出一个直径和深度方向都不大的小孔，孔周围贴上应变片，分析前后应变片的变化来得出工件中释放的残余应力。这种方法成本较低，技术成熟，但因为需要在结构上打孔，所以对于建造精度要求更高的月池角隅来说，这种初始缺陷在运营工作的过程中可能会演变成裂纹，并最终导致裂纹扩展直至断裂，这对于月池角隅来说是非常危险的。因此打孔法并不适用于月池角隅处的残余应力检测，亟需一种适用于月池角偶的检测区域进行无损残余应力检测并获得检测精度较高的残余应力数据的无损检测法及系统。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于，提供一种月池角隅残余应力检测方法及系统，能通过超声波方式对角偶检测区域进行无损检测并获得检测精度较高的残余应力数据。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种月池角隅残余应力检测方法，包括：获取角隅检测区域的标定基准零试样；通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间；通过超声波探头装置以预设耦合状态对角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；根据零应力纵波传播时间、零应力横波传播时间、检测应力纵波传播时间、检测应力横波传播时间、角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域的残余应力。
6.作为上述方案的改进，通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样或角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测的步骤包括：在标定基准零试样上或角隅检测区域上安装辅助耦合装置；将超声波探头装置安装在辅助耦合装置上，以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态；超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样或角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测。
7.作为上述方案的改进，辅助耦合装置设有探头限位安装槽和与探头限位安装槽连通的耦合孔，辅助耦合装置至少一侧设有与探头限位安装槽相连通的溢出孔；将超声波探头装置安装在辅助耦合装置上，以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态的步
骤包括：往安装在被测件表面上的辅助耦合装置中加入耦合剂，以使耦合剂填充耦合孔；将超声波探头装置的探头部适配压入探头限位安装槽中，以将耦合孔中的耦合剂压平在所述被侧件表面上，并将溢出的耦合剂从溢出孔向外流出；通过耦合孔中的耦合剂的预设耦合厚度以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态。
8.作为上述方案的改进，通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间的步骤包括：通过脉冲收发仪发送电脉冲信号给超声波探头装置，以使超声波探头装置进行波能转换并以预设耦合状态向标定基准零试样发射超声纵波和超声横波；超声波探头装置接收从标定基准零试样中反射回的超声纵波和超声横波并进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给脉冲收发仪；脉冲收发仪将回波电脉冲信号发送给示波器，以使示波器显示标定基准零试样的超声纵波和超声横波的回波波形；通过选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间。
9.作为上述方案的改进，通过超声波探头装置以预设耦合状态对角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间的步骤包括：通过脉冲收发仪发送电脉冲信号给超声波探头装置，以使超声波探头装置进行波能转换并以预设耦合状态向角隅检测区域发射超声纵波和超声横波；超声波探头装置接收从角隅检测区域中反射回的超声纵波和超声横波并进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给脉冲收发仪；脉冲收发仪将回波电脉冲信号发送给示波器，以使示波器显示角隅检测区域的超声纵波和超声横波的回波波形；通过选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间。
10.作为上述方案的改进，根据零应力纵波传播时间、零应力横波传播时间、检测应力纵波传播时间、检测应力横波传播时间、角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域的残余应力的步骤包括：
11.根据角隅残余应力计算公式计算角隅检测区域的残余应力；
12.其中，σ为角隅检测区域的残余应力，t
l0
为零应力纵波的传播时间，t
s0
为零应力横波的传播时间，t
l
为检测应力纵波传播时间，ts为检测应力横波传播时间，ε
l
为预设纵波声弹性系数，εs为预设横波声弹性系数。
13.本发明还提供了一种月池角隅残余应力检测系统，包括标定基准零试样、超声波探头装置、脉冲收发仪、示波器、角隅残余应力计算模块和辅助耦合装置；辅助耦合装置，用于安装在标定基准零试样上和角隅检测区域上；脉冲收发仪，用于发射电脉冲信号给超声波探头装置并将接收到的超声波探头装置返回的回波电脉冲信号发送给示波器；超声波探头装置安装在辅助耦合装置中，用于将接收到的电脉冲信号进行波能转换并以预设耦合状态向标定基准零试样和角隅检测区域发射超声纵波和超声横波，还用于将相应反射回的超声纵波和超声横波进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给脉冲收发仪；示波器，用
于显示标定基准零试样的超声纵波和超声横波的回波波形以及角隅检测区域的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间以及在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；角隅残余应力计算模块，用于根据零应力纵波传播时间、零应力横波传播时间、检测应力纵波传播时间、检测应力横波传播时间、角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域的残余应力。
14.作为上述方案的改进，辅助耦合装置由磁性材质制成，辅助耦合装置固定吸附在标定基准零试样的被测表面上和角隅检测区域的被测表面上；辅助耦合装置设有探头限位安装槽和与探头限位安装槽连通的耦合孔，辅助耦合装置至少一侧设有与探头限位安装槽相连通的溢出孔，溢出孔分别与探头限位安装槽和外部空间连通超声波探头装置的探头部适配压入探头限位安装槽中，用于将耦合孔中的耦合剂压平在所述被侧件表面上，并将耦合孔中溢出的耦合剂通过溢出孔向外流出。
15.作为上述方案的改进，探头限位安装槽的直径大于耦合孔的直径。
16.作为上述方案的改进，角隅残余应力计算模块包括角隅残余应力计算单元；角隅残余应力计算单元，用于根据角隅残余应力计算公式计算角隅检测区域的残余应力；
17.其中，σ为角隅检测区域的残余应力，t
l0
为零应力纵波的传播时间，t
s0
为零应力横波的传播时间，t
l
为检测应力纵波传播时间，ts为检测应力横波传播时间，ε
l
为预设纵波声弹性系数，εs为预设横波声弹性系数。
18.实施本发明，具有如下有益效果：
19.本发明月池角隅残余应力检测方法及系统，能通过超声波方式分别对角隅检测区域和标定基准零试样进行超声无损检测，通过获得的标定基准零试样的基准检测数据及角隅检测区域的检测数据进行处理以获得角隅检测区域的残余应力；而且确保对角隅检测区域和标定基准零试样进行超声波无损检测时的工作耦合状态一致，避免因耦合状态不一致导致超声检测数据有误差，以提高角隅检测区域的残余应力的检测精确度。
20.具体地，通过超声波探头装置以预设耦合状态对所述标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在所述标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间；通过所述超声波探头装置以所述预设耦合状态对所述角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在所述角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；根据所述零应力纵波传播时间、所述零应力横波传播时间、所述检测应力纵波传播时间、所述检测应力横波传播时间、所述角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出所述角隅检测区域的残余应力。
附图说明
21.图1是本发明月池角隅残余应力检测方法的流程图；
22.图2是本发明通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样或角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测的流程图；
23.图3是本发明将超声波探头装置安装在辅助耦合装置上，以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态的流程图；
24.图4是本发明月池角隅残余应力检测系统的结构示意图；
25.图5是本发明超声波探头装置及辅助耦合装置的剖视结构示意图；
26.图6是本发明辅助耦合装置的剖视结构示意图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
28.如图1所示，图1是本发明提供的一种月池角隅残余应力检测方法，包括：
29.s1、获取角隅检测区域的标定基准零试样；
30.具体地，与角隅检测区域的材质、尺寸、表面粗糙度、检测环境温度及自身温度等条件都相同的试样才作为标定基准试样，以确保最终获得的角隅检测区域的残余应力数据的精确性。
31.在检测工作前，标定基准试样需要经反复退火方法或其他残余应力消除方法消除标定基准试样的残余应力，以获得零应力的标定基准零试样。为了确保获取的标定基准零试样的残余应力为零，可通过采用精度较高的打孔法对标定基准零试样的残余应力进行检测判断；若判断标定基准零试样的残余应力不为零时，则继续进行残余应力消除工作，直到判断标定基准零试样的残余应力为零时才进行后续的检测工作，以确保获得的标定基准零试样的残余应力为零并保证后续检测数据的精确度，减小不必要的误差影响。
32.需要说明的是，标定基准零试样不用于施工，其经打孔法留下的初始缺陷并不会影响在其他位置进行的超声无损检测。因此，在保证标定基准零试样的残余应力为零的同时，能确保该标定基准零试样能在后续检测工作中投入使用。
33.s2、通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间；
34.具体地，通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间的步骤包括：
35.步骤一、通过脉冲收发仪发送电脉冲信号给超声波探头装置，以使超声波探头装置进行波能转换并以预设耦合状态向标定基准零试样发射超声纵波和超声横波；
36.步骤二、超声波探头装置接收从标定基准零试样中反射回的超声纵波和超声横波并进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给脉冲收发仪；
37.步骤三、脉冲收发仪将回波电脉冲信号发送给示波器，以使示波器显示标定基准零试样的超声纵波和超声横波的回波波形；
38.步骤四、通过选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间。
39.需要说明的是，通过上述步骤可实现对标定基准零试样进行超声无损检测，以获
得超声纵波在标定基准零试样中的传播时间及超声横波在标定基准零试样中的传播时间。
40.其中，选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以确保从恒定稳定周期中的回波波形中获得准确的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间，从而提高检测数据的精确度。
41.为了得到精度更高的超声波传播声时，可以对标定基准零试样进行多次超声无损检测，将获得的多个零应力纵波传播时间和多个零应力横波传播时间分别进行相加并取平均值，以得到精度更高的超声波传播声时。后续通过零应力纵波传播时间的平均值和零应力横波传播时间的平均值进行角隅残余应力计算，以提高角隅残余应力的检测精度。
42.s3、通过超声波探头装置以预设耦合状态对角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；
43.具体地，通过超声波探头装置以预设耦合状态对角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间的步骤包括：
44.步骤(一)、通过脉冲收发仪发送电脉冲信号给超声波探头装置，以使超声波探头装置进行波能转换并以预设耦合状态向角隅检测区域发射超声纵波和超声横波；
45.步骤(二)、超声波探头装置接收从角隅检测区域中反射回的超声纵波和超声横波并进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给脉冲收发仪；
46.步骤(三)、脉冲收发仪将回波电脉冲信号发送给示波器，以使示波器显示角隅检测区域的超声纵波和超声横波的回波波形；
47.步骤(四)、通过选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间。
48.需要说明的是，通过上述步骤可实现对角隅检测区域进行超声无损检测，以获得超声纵波在角隅检测区域中的传播时间及超声横波在角隅检测区域中的传播时间。
49.其中，选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以确保从恒定稳定周期中的回波波形中获得准确的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间，从而提高检测数据的精确度。
50.为了得到精度更高的超声波传播声时，可以对角隅检测区域进行多次超声无损检测，将获得的多个检测应力纵波传播时间和多个检测应力横波传播时间分别进行相加并取平均值，以得到精度更高的超声波传播声时。后续通过检测应力纵波传播时间的平均值和检测应力横波传播时间的平均值进行角隅残余应力计算，以提高角隅残余应力的检测精度。
51.s4、根据零应力纵波传播时间、零应力横波传播时间、检测应力纵波传播时间、检测应力横波传播时间、角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域的残余应力。
52.具体地，根据零应力纵波传播时间、零应力横波传播时间、检测应力纵波传播时间、检测应力横波传播时间、角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域的残余应力的步骤包括：
53.根据角隅残余应力计算公式计算角隅检测区域的残余应力；
54.其中，σ为角隅检测区域的残余应力，t
l0
为零应力纵波的传播时间，t
s0
为零应力横波的传播时间，t
l
为检测应力纵波传播时间，ts为检测应力横波传播时间，ε
l
为预设纵波声弹性系数，εs为预设横波声弹性系数。
55.本发明能通过超声波方式分别对角隅检测区域和标定基准零试样进行超声无损检测，通过获得的标定基准零试样的基准检测数据及角隅检测区域的检测数据进行处理以获得角隅检测区域的残余应力；而且确保对角隅检测区域和标定基准零试样进行超声波无损检测时的工作耦合状态一致，避免因耦合状态不一致而导致超声检测数据有误差，以提高角隅检测区域的残余应力的检测精确度。
56.如图2所示，通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样或角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测的步骤包括：
57.s10、在标定基准零试样上或角隅检测区域上安装辅助耦合装置；
58.s20、将超声波探头装置安装在辅助耦合装置上，以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态；
59.s30、超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样或角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测。
60.需要说明的是，辅助耦合装置由磁性材质制成，辅助耦合装置能固定吸附在标定基准零试样的被测表面上或角隅检测区域的被测表面上。通过超声波探头装置安装在辅助耦合装置上，能够使超声波探头装置与被测件表面之间处于预设耦合状态；超声波探头装置通过该预设耦合状态稳定发射超声纵波和超声横波至被测件中并从反射回相应的波形信号。通过确保超声波装置以相同的耦合状态分别对角隅检测区域和标定基准零试样进行超声波无损检测工作，避免因耦合状态不一致而导致超声检测数据有误差，能提高超声检测精度，从而提高角隅检测区域的残余应力的检测精确度。
61.优选地，辅助耦合装置设有探头限位安装槽和与探头限位安装槽连通的耦合孔，辅助耦合装置至少一侧设有与所述探头限位安装槽相连通的溢出孔。
62.如图3所示，将超声波探头装置安装在辅助耦合装置上，以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态的步骤包括：
63.s100、往安装在被测件表面上的辅助耦合装置中加入耦合剂，以使耦合剂填充耦合孔；
64.需要说明的是，通过将耦合剂填充在耦合孔中，以使耦合剂涂在耦合孔下方的被侧件表面，以确保超声波测量信号的稳定性和准确性。
65.s200、将超声波探头装置的探头部适配压入探头限位安装槽中，以将耦合孔中的耦合剂压平在所述被侧件表面上，并将溢出的耦合剂从探头限位安装槽侧壁的溢出孔向外流出；
66.需要说明的是，当超声波探头装置的探头部适配压入探头限位安装槽中时，探头部的底端面与探头限位安装槽内部的底端面相抵接，以对超声波探头装置起到限位作用。
探头部的底端面将耦合孔中的耦合剂压平且填实或填满该耦合孔，并将溢出的耦合剂从溢出孔向外流出，以使耦合孔中的耦合剂的剂量及厚度固定。
67.s300、通过耦合孔中的耦合剂的预设耦合厚度以获得超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态。
68.需要说明的是，由于耦合孔中的耦合剂厚度为耦合孔的预设高度；因此，耦合孔中的耦合剂厚度为预设耦合厚度，并以此作为超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态。
69.由于超声波探头装置均通过相同的辅助耦合装置分别对标定基准零试样和角隅检测区域进行超声无损检测，基于相同的辅助耦合装置具有相同的预设耦合厚度，即超声波探头装置以相同的预设耦合装置分别对标定基准零试样和角隅检测区域进行超声无损检测，避免因耦合状态不一致而导致超声检测数据有误差(如避免因手动操作时人为滑动及抖动超声波探头装置而导致超声检测时使用的耦合剂厚度不一致，从而导致超声检测数据有误差等)，能提高超声检测精度，从而提高角隅检测区域的残余应力的检测精确度。
70.如图4所示，本发明还提供了一种月池角隅残余应力检测系统，包括标定基准零试样1、超声波探头装置2、脉冲收发仪3、示波器4、角隅残余应力计算模块5和辅助耦合装置6；
71.需要说明的是，与角隅检测区域7的材质、尺寸、表面粗糙度、检测环境温度及自身温度等条件都相同的试样才作为标定基准试样，以确保最终获得的角隅检测区域7的残余应力数据的精确性。
72.在检测工作前，标定基准试样需要经反复退火方法或其他残余应力消除方法消除标定基准试样的残余应力，以获得零应力的标定基准零试样1。为了确保获取的标定基准零试样1的残余应力为零，可通过采用精度较高的打孔法对标定基准零试样1的残余应力进行检测判断；若判断标定基准零试样1的残余应力不为零时，则继续进行残余应力消除工作，直到判断标定基准零试样1的残余应力为零时才进行后续的检测工作，以确保获得的标定基准零试样1的残余应力为零并保证后续检测数据的精确度，减小不必要的误差影响。
73.由于标定基准零试样1不用于施工，其经打孔法留下的初始缺陷并不会影响在其他位置进行的超声无损检测。因此，在保证标定基准零试样1的残余应力为零的同时，能确保该标定基准零试样1能在后续检测工作中投入使用。
74.辅助耦合装置6，用于安装在标定基准零试样1上和角隅检测区域7上；
75.需要说明的是，辅助耦合装置6由磁性材质制成，辅助耦合装置6能够固定吸附在标定基准零试样1的被测表面上和角隅检测区域7的被测表面上；
76.脉冲收发仪3，用于发射电脉冲信号给超声波探头装置2并将接收到的超声波探头装置2返回的回波电脉冲信号发送给示波器4；
77.超声波探头装置2安装在辅助耦合装置6中，用于将接收到的电脉冲信号进行波能转换并以预设耦合状态向标定基准零试样1和角隅检测区域7发射超声纵波和超声横波，还用于将相应反射回的超声纵波和超声横波进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给脉冲收发仪3；
78.需要说明的是，通过超声波探头装置2可实现对被测件进行超声无损检测，以获得超声纵波在相应被测件中的传播时间及超声横波在被测件中的传播时间。
79.其中，超声波探头装置2包括超声纵波探头21和超声横波探头22，超声纵波探头21
用于发射和接收超声纵波并进行波能转换，超声横波探头22用于发射和接收超声横波并进行波能转换。超声纵波探头21和超声横波探头22均分别安装在辅助耦合装置6中，以对被侧件进行超声纵波检测和超声横波检测。
80.示波器4，用于显示标定基准零试样1的超声纵波和超声横波的回波波形以及角隅检测区域7的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在标定基准零试样1中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间以及在角隅检测区域7中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；
81.需要说明的是，示波器4显示被测件的超声纵波和超声横波的回波波形后，选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以确保从恒定稳定周期中的回波波形中获得准确的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间，从而提高检测数据的精确度。
82.角隅残余应力计算模块5，用于根据零应力纵波传播时间、零应力横波传播时间、检测应力纵波传播时间、检测应力横波传播时间、角隅检测区域7材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域7的残余应力。
83.需要说明的是，角隅残余应力计算模块5包括角隅残余应力计算单元；
84.角隅残余应力计算单元，用于根据角隅残余应力计算公式计算角隅检测区域7的残余应力；
85.其中，σ为角隅检测区域7的残余应力，t
l0
为零应力纵波的传播时间，t
s0
为零应力横波的传播时间，t
l
为检测应力纵波传播时间，ts为检测应力横波传播时间，ε
l
为预设纵波声弹性系数，εs为预设横波声弹性系数。
86.本发明能通过超声波方式分别对角隅检测区域7和标定基准零试样1进行超声无损检测，通过获得的标定基准零试样1的基准检测数据及角隅检测区域7的检测数据进行处理以获得角隅检测区域7的残余应力；而且确保对角隅检测区域7和标定基准零试样1进行超声波无损检测时的工作耦合状态一致，避免因耦合状态不一致而导致超声检测数据有误差，以提高角隅检测区域7的残余应力的检测精确度。
87.如图5-6所示，辅助耦合装置6设有探头限位安装槽61和与探头限位安装槽61连通的耦合孔62，辅助耦合装置6的两侧分别设有与探头限位安装槽61的底部相连通的溢出孔63。超声波探头装置2的探头部适配压入探头限位安装槽61中，用于将耦合孔62中的耦合剂压平在所述被侧件表面上，并将耦合孔62中溢出的耦合剂通过溢出孔63向外流出。
88.具体地，当超声波探头装置2的探头部适配压入探头限位安装槽61中时，探头部的底端面与探头限位安装槽61内部的底端面相抵接，，以对超声波探头装置2起到限位作用。探头部的底端面将耦合孔62中的耦合剂压平且填实或填满该耦合孔62，并将溢出的耦合剂从溢出孔63向外流出，以使耦合孔62中的耦合剂的剂量及厚度固定。
89.需要说明的是，由于耦合孔62中的耦合剂厚度为耦合孔62的预设高度；因此，耦合孔62中的耦合剂厚度为预设耦合厚度，并以此作为超声波探头装置2与被测件表面的预设耦合状态。
90.由于超声波探头装置2均通过相同的辅助耦合装置6分别对标定基准零试样1和角隅检测区域7进行超声无损检测，基于相同的辅助耦合装置6具有相同的预设耦合厚度，即超声波探头装置2以相同的预设耦合装置分别对标定基准零试样1和角隅检测区域7进行超
声无损检测，避免因耦合状态不一致而导致超声检测数据有误差(如避免因手动操作时人为滑动及抖动超声波探头装置2而导致超声检测时使用的耦合剂厚度不一致，从而导致超声检测数据有误差等)，能提高超声检测精度，从而提高角隅检测区域7的残余应力的检测精确度。
91.优选地，探头限位安装槽61的直径大于耦合孔62的直径，,使探头部能完全覆盖耦合孔62，以确保将耦合孔62中的耦合剂压平并填实，从而便于探头部通过压平后的固定耦合剂厚度对被测件进行超声无损检测，确保每次检测时使用的预设耦合状态相同，减小检测误差，提高检测精度。
92.综上所述，本发明能通过超声波方式分别对角隅检测区域7和标定基准零试样1进行超声无损检测，通过获得的标定基准零试样1的基准检测数据及角隅检测区域7的检测数据进行处理以获得角隅检测区域7的残余应力；而且确保对角隅检测区域7和标定基准零试样1进行超声波无损检测时的工作耦合状态一致，避免因耦合状态不一致而导致超声检测数据有误差，以提高角隅检测区域7的残余应力的检测精确度。
93.以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种月池角隅残余应力检测方法，其特征在于，包括：获取所述角隅检测区域的标定基准零试样；通过超声波探头装置以预设耦合状态对所述标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在所述标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间；通过所述超声波探头装置以所述预设耦合状态对所述角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在所述角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；根据所述零应力纵波传播时间、所述零应力横波传播时间、所述检测应力纵波传播时间、所述检测应力横波传播时间、所述角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出所述角隅检测区域的残余应力。2.根据权利要求1所述的月池角隅残余应力检测方法，其特征在于，通过所述超声波探头装置以所述预设耦合状态对所述标定基准零试样或所述角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测的步骤包括：在所述标定基准零试样上或所述角隅检测区域上安装辅助耦合装置；将所述超声波探头装置安装在所述辅助耦合装置上，以获得所述超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态；所述超声波探头装置以所述预设耦合状态对所述标定基准零试样或所述角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测。3.根据权利要求2所述的月池角隅残余应力检测方法，其特征在于，所述辅助耦合装置设有探头限位安装槽和与所述探头限位安装槽连通的耦合孔，所述辅助耦合装置至少一侧设有与所述探头限位安装槽相连通的溢出孔；所述将所述超声波探头装置安装在所述辅助耦合装置上，以获得所述超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态的步骤包括：往安装在所述被测件表面上的辅助耦合装置中加入耦合剂，以使所述耦合剂填充所述耦合孔；将所述超声波探头装置的探头部适配压入所述探头限位安装槽中，以将所述耦合孔中的耦合剂压平在所述被侧件表面上，并将溢出的耦合剂从所述溢出孔向外流出；通过所述耦合孔中的所述耦合剂的预设耦合厚度以获得所述超声波探头装置与被测件表面的预设耦合状态。4.根据权利要求1所述的月池角隅残余应力检测方法，其特征在于，所述通过超声波探头装置以预设耦合状态对所述标定基准零试样进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在所述标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间的步骤包括：通过脉冲收发仪发送电脉冲信号给所述超声波探头装置，以使超声波探头装置进行波能转换并以预设耦合状态向所述标定基准零试样发射超声纵波和超声横波；所述超声波探头装置接收从所述标定基准零试样中反射回的超声纵波和超声横波并进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给所述脉冲收发仪；所述脉冲收发仪将所述回波电脉冲信号发送给示波器，以使所述示波器显示所述标定基准零试样的超声纵波和超声横波的回波波形；
通过选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在所述标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间。5.根据权利要求1所述的月池角隅残余应力检测方法，其特征在于，所述通过所述超声波探头装置以所述预设耦合状态对所述角隅检测区域进行超声纵波检测和超声横波检测，以获得在所述角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间的步骤包括：通过脉冲收发仪发送电脉冲信号给所述超声波探头装置，以使超声波探头装置进行波能转换并以预设耦合状态向所述角隅检测区域发射超声纵波和超声横波；所述超声波探头装置接收从所述角隅检测区域中反射回的超声纵波和超声横波并进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给所述脉冲收发仪；所述脉冲收发仪将所述回波电脉冲信号发送给示波器，以使所述示波器显示所述角隅检测区域的超声纵波和超声横波的回波波形；通过选取恒定稳定周期的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在所述角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间。6.根据权利要求1所述的月池角隅残余应力检测方法，其特征在于，所述根据所述零应力纵波传播时间、所述零应力横波传播时间、所述检测应力纵波传播时间、所述检测应力横波传播时间、所述角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出所述角隅检测区域的残余应力的步骤包括：根据角隅残余应力计算公式计算所述角隅检测区域的残余应力；其中，σ为所述角隅检测区域的残余应力，t
l0
为零应力纵波的传播时间，t
s0
为零应力横波的传播时间，t
l
为检测应力纵波传播时间，t
s
为检测应力横波传播时间，ε
l
为预设纵波声弹性系数，ε
s
为预设横波声弹性系数。7.一种月池角隅残余应力检测系统，其特征在于，包括标定基准零试样、超声波探头装置、脉冲收发仪、示波器、角隅残余应力计算模块和辅助耦合装置；所述辅助耦合装置，用于安装在所述标定基准零试样上和所述角隅检测区域上；所述脉冲收发仪，用于发射电脉冲信号给所述超声波探头装置并将接收到的所述超声波探头装置返回的回波电脉冲信号发送给所述示波器；所述超声波探头装置安装在所述辅助耦合装置中，用于将接收到的电脉冲信号进行波能转换并以预设耦合状态向所述标定基准零试样和所述角隅检测区域发射超声纵波和超声横波，还用于将相应反射回的超声纵波和超声横波进行波能转换后发送相应的回波电脉冲信号给所述脉冲收发仪；所述示波器，用于显示所述标定基准零试样的超声纵波和超声横波的回波波形以及所述角隅检测区域的超声纵波和超声横波的回波波形，以获得在所述标定基准零试样中的零应力纵波传播时间和零应力横波传播时间以及在所述角隅检测区域中的检测应力纵波传播时间和检测应力横波传播时间；角隅残余应力计算模块，用于根据所述零应力纵波传播时间、所述零应力横波传播时
间、所述检测应力纵波传播时间、所述检测应力横波传播时间、所述角隅检测区域材料的预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出所述角隅检测区域的残余应力。8.根据权利要求7所述的月池角隅残余应力检测系统，其特征在于，所述辅助耦合装置由磁性材质制成，所述辅助耦合装置固定吸附在所述标定基准零试样的被测表面上和所述角隅检测区域的被测表面上；所述辅助耦合装置设有探头限位安装槽和与所述探头限位安装槽连通的耦合孔，所述辅助耦合装置至少一侧设有与所述探头限位安装槽相连通的溢出孔；所述超声波探头装置的探头部适配压入所述探头限位安装槽中，用于将所述耦合孔中的耦合剂压平在所述被侧件表面上，并将所述耦合孔中溢出的耦合剂通过所述溢出孔向外流出。9.根据权利要求8所述的月池角隅残余应力检测系统，其特征在于，所述探头限位安装槽的直径大于所述耦合孔的直径。10.根据权利要求7所述的月池角隅残余应力检测系统，，其特征在于，所述角隅残余应力计算模块包括角隅残余应力计算单元；所述角隅残余应力计算单元，用于根据角隅残余应力计算公式计算所述角隅检测区域的残余应力；其中，σ为所述角隅检测区域的残余应力，t
l0
为零应力纵波的传播时间，t
s0
为零应力横波的传播时间，t
l
为检测应力纵波传播时间，t
s
为检测应力横波传播时间，ε
l
为预设纵波声弹性系数，ε
s
为预设横波声弹性系数。

技术总结
本发明公开了一种月池角隅残余应力检测方法及系统，方法包括：获取角隅检测区域的标定基准零试样；通过超声波探头装置以预设耦合状态对标定基准零试样进行超声纵波和超声横波检测，以获得在标定基准零试样中的零应力纵波和零应力横波的传播时间；通过超声波探头装置以预设耦合状态对角隅检测区域进行超声纵波和超声横波检测，以获得在角隅检测区域中的检测应力纵波和检测应力横波的传播时间；根据零应力纵波和零应力横波的传播时间、检测应力纵波和检测应力横波的传播时间以及预设纵波声弹性系数和预设横波声弹性系数以计算出角隅检测区域的残余应力。本发明能通过超声波方式对角偶检测区域进行无损检测并获得检测精度较高的残余应力数据。度较高的残余应力数据。度较高的残余应力数据。


技术研发人员：谢鹏 卢英剑 苏焱 廖佳华
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/8/5