[发明专利]一种螺栓应力检测方法

说明书

本发明涉及一种螺栓应力检测方法，该方法包括以下步骤：步骤S1：建立超声时差与螺栓应力的关系模型；步骤S2：通过在螺栓一个端面粘贴压电晶片并在螺栓另一个端面放置超声发射探头测得超声时差‑螺栓应力的关系曲线，并求解关系模型中的未知参数，得到确定关系模型；步骤S3：利用确定关系模型进行螺栓应力检测。与现有技术相比，减少了声波的能量损失，使接收到的波形信号更明显，从而使检测结果更加精确。

技术领域

本发明涉及螺栓应力测量领域，尤其是涉及一种螺栓应力检测方法。

背景技术

法兰服役过程中，由于螺栓力不足导致螺栓法兰接头泄漏失效是法兰接头失效的主要原因之一，而且法兰接头服役时间长，更为容易在外界因素下导致螺栓力衰减，但工程上大多数螺栓力检测技术不适用于螺栓法兰接头或对螺栓力有所损伤，因此需要一种无损的螺栓力在线检测方法。

超声波波速随传播介质应力状态变化而变化的现象称为声弹性现象。不论在弹性范围还是非线性应力-应变范围均存在。此现象为超声应力测量技术提供力理论依据，基于此提出的材料应力测量方法为声弹性法。

利用声弹性法在测量螺栓应力时，接收声波的大小常常会影响结果的精准度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种螺栓应力检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种螺栓应力检测方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：建立超声时差与螺栓应力的关系模型；

步骤S2：通过在螺栓一个端面粘贴压电晶片并在螺栓另一个端面放置超声发射探头测得超声时差-螺栓应力的关系曲线，并求解关系模型中的未知参数，得到确定关系模型；

步骤S3：利用确定关系模型进行螺栓应力检测。

所述的关系模型为：

其中，σ为螺栓应力，ΔS为超声时差，C₀为无应力时超声声速，E为螺栓弹性模量，r'为螺栓等效受力长度，K为螺栓材料系数，K为所述的未知参数。

所述螺栓等效受力长度r'为：

r'＝螺母与螺栓头之间的距离+螺杆直径。

所述测得关系曲线的过程包括：

步骤S21：在螺栓一个端面粘贴作为超声接受器的压电晶片；

步骤S22：在螺栓另一个端面放置超声发射探头，并通过夹具固定超声发射探头；

步骤S23：压电晶片与处理器连接，超声发射探头通过功率放大器与波形发生器连接；

步骤S24：测得无拉伸力时的初始超声接收时长；

步骤S25：拉伸试验机拉伸螺栓，记录拉伸力的大小和不同拉伸力对应的超声接收时长；

步骤S26：根据拉伸力的大小、不同拉伸力对应的超声接收时长和初始超声接收时长，得到关系曲线。

所述得到确定关系模型的过程为：

步骤S27：将关系曲线进行直线拟合，得到拟合直线；

步骤S28：利用拟合直线得到螺栓材料系数，从而得到确定关系模型。

所述步骤S23中，处理器为示波器，压电晶片连接示波器的一个通道，波形发生器连接示波器的另一个通道。

利用应变片对所述的确定关系模型进行验证，所述应变片粘贴于螺杆，所述应变片连接应变仪。