技术领域
[0001] 本发明涉及试验仪器精度技术领域，特别是指一种三轴加载下固定声发射探头造成的围压误差补偿方法。
相关背景技术
[0002] 声发射检测技术自20世纪70年代引入我国以来，因其具备实时、在线和整体检测的特点，能够完成其他常规检测所不能实现的任务，已在石油、石化、电力、航空航天、冶金、铁路、交通、煤炭、建筑、机械制造及加工等领域得到了迅速的发展。在一些难以停产检修的设备上，声发射检测技术的在线监测优势尤为显著。在线监测不仅解决了用户在生产与安全方面的难题，而且深受广大用户的欢迎。
[0003] 通过在线监测，可以实现实时动态监控检测，并且仅显示和记录扩展的缺陷，这意味着检测结果与缺陷尺寸无关，而是显示正在扩展的最危险缺陷。因此，在应用声发射检验方法时，可以按照缺陷的危险程度而非尺寸对缺陷进行分类。按照这种分类方法，在构件承载时，工件中应力较小部位的尺寸较大的缺陷不被划为危险缺陷，而应力集中的部位按照规范和标准要求允许存在的缺陷因扩展而被判定为危险缺陷。
[0004] 目前在室内试验中，固定声发射探头的方式主要包括通过胶带绑扎固定和热熔胶粘接固定。然而，热熔胶等粘接固定方式会与耦合剂共同作用，导致声发射监测数据的准确度降低。使用胶带绑扎固定声发射探头时，试块破坏过程中存在扩容现象，绑扎的声发射探头会对试块施加环向压力，从而导致与设定围压存在误差。因此，消除这种误差以保证试验的准确性成为声发射试验中的重要内容。
具体实施方式
[0022] 下面结合附图，对本发明中的技术方案进行描述。
[0023] 在本发明实施例中，“示例地”、“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明中被描述为“示例”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用示例的一词旨在以具体方式呈现概念。此外，在本发明实施例中，“和/或”所表达的含义可以是两者都有，或者可以是两者任选其一。
[0024] 本发明实施例中，“图像”，“图片”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。“的(o一种三轴加载下固定声发射探头造成的围压误差补偿方法)”，“相应的(corresponding，relevant)”和“对应的(corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。
[0025] 本发明实施例中，有时候下标如W1可能会笔误为非下标的形式如W1，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。
[0026] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0027] 参考说明书附图1，示出了本发明实施例提供的一种三轴加载下固定声发射探头造成的围压误差补偿方法的流程示意图。
[0028] 本发明实施例提供了一种三轴加载下固定声发射探头造成的围压误差补偿方法，处理流程可以包括如下的步骤：
[0029] S1、加工表面平整的试块，在试块表面相互垂直设置用于监测的应变片，并捆绑固定声发射探头。
[0030] 具体地，确保试块表面平整，可以减少测试过程中由于表面不平整引起的应力集中，从而确保数据的准确性；设置相互垂直的应变片有助于同时测量轴向应变和横向应变，获取更加全面的应力应变数据；固定声发射探头用于实时监测试块在加载过程中的声发射信号，这些信号可以反映材料内部的裂纹产生与扩展情况。
[0031] S2、利用三轴试验系统对试块施加固定围压后，轴向压缩试块直至破坏。
[0032] 具体地，三轴试验系统能够模拟试块在实际工程条件下的受力状态，通过施加围压，试块在受压时更加接近实际使用环境；通过轴向压缩试块直到破坏，可以全面了解试块在极限状态下的力学性能和破坏特性。
[0033] S3、通过应力‑应变监测设备获取试块加载全过程中由固定声发射探头所带来的轴向应变Uz和横向应变Uy，重复测试应力误差的过程获取多组误差数据。
[0034] 具体地，应力‑应变监测设备确保在整个加载过程中，能够实时、准确地记录试块的应力和应变变化；通过多次测试获取误差数据，可以分析并补偿测试过程中的系统误差。
[0035] S4、根据弹性力学公式列出以下平衡方程，计算获取试块的径向应力σr，公式如下，
[0036]
[0037] 上述式中，r表示径向坐标，θ表示环向坐标，σr表示径向应力，σθ表示环向应力，τrθ表示剪应力，通过利用相互垂直的应变片获取轴向应变Uz和横向应变Uy，试块在三轴压缩过程中应变小，环向应变延圆周形变时近似和圆周相切，此时将环向应变金思维横向应变进行计算，因此Uz＝Uy，则根据上式即可由监测获取的轴向应变Uz和横向应变Uy动态计算径向应力σr。
[0038] 具体地，利用经典的弹性力学理论，通过应变片测得的应变数据，计算试块内部的应力分布；：径向应力是三轴应力状态中的重要参数，通过计算可以更好地了解试块内部的应力状态。
[0039] 具体地，S4中根据弹性力学公式计算获取试块的径向应力过程如下：
[0040] S41、首先引入位移函数Ψ(r,θ)，利用位移函数能够将应力应变关系转化为更容易处理的数学表达式，定义如下，
[0041]
[0042] 将上述公式推导为，
[0043]
[0044] 上述式中，ur表示径向位移，uθ表示环向位移，r表示径向坐标，θ表示环向坐标，系数αi(i＝1,2,3,…,12)为材料常数；
[0045] S42、在处理圆柱形或轴对称问题时，极坐标系比直角坐标系更适用，能够更好地描述试块的变形和应力分布，在极坐标下平面应变弹性问题的位移分量为径向位移ur和环向位移uθ，应力分量为径向应力σr、环向应力σθ和剪应力τrθ，位移分量的表达式为，[0046]
[0047] 上述式中，μ表示泊松比，应力分量表达式为，
[0048]
[0049]
[0050] 上述式中，E表示弹性模量，位移分量和应力分量表达式明确应力和应变之间的关系，为计算径向应力提供了依据；
[0051] S43、根据弹性理论，列出平衡方程，即可由监测设备获取的轴向应变Uz和横向应变Uy动态计算径向应力σr，基于弹性理论的平衡方程可以动态计算径向应力，确保计算结果符合物理实际。
[0052] S5、将多组试验获得的应力误差曲线拟合获得围压误差补偿曲线，公式为y＝a·bx‑1。
[0053] 具体地，通过对多组误差数据的拟合，可以得出围压误差的补偿曲线，从而在实际试验中对误差进行修正。
[0054] S6、将全过程曲线输入至三轴试验系统，对试验过程曲线进行动态调整，保证试验的准确性。
[0055] 具体地，将拟合好的补偿曲线输入试验系统，能够在试验过程中实时调整围压，确保试验条件稳定；动态调整试验曲线可以补偿实时误差，保持试验过程的准确性。
[0056] S7、利用捆绑固定声发射探头获得的监测数据对调整的过程进行验证。
[0057] 具体地，利用声发射探头实时监测数据，可以验证动态调整过程的有效性和准确性。
[0058] 可以理解的是，捆绑包括使用胶带、扎带或光纤光栅捆绑。
[0059] 需要说明的是，S4包括通过应变片获取的应变量和基于曲弹性理论的应力分析计算得出围压误差。
[0060] 可以理解的是，S5包括多组试验由仿真软件或仿真工具仿真。
[0061] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0062] (1)在本发明中，通过加工表面平整的试块和设置相互垂直的应变片，有效减少因表面不平整导致的应力集中，提高了应变测量的准确性，同时，通过多次测试获取误差数据，进一步提升了数据的可靠性；
[0063] (2)在本发明中，利用拟合多组试验获得的应力误差曲线，得到围压误差补偿曲线，在实际试验中进行实时误差修正，确保了试验的准确性，动态调整试验过程中的围压，保证了试验条件的稳定性和一致性。
[0064] 上述内容，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。
[0065] 有以下几点需要说明：
[0066] (1)本发明实施例附图只涉及到与本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
[0067] (2)为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”或者可以存在中间元件。
[0068] (3)在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0069] 以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
