[发明专利]一种基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验系统与方法

权利要求书

1.一种基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验系统，其特征在于，包括预埋应变片内六角螺栓(1)、缩比试验件(2)、三轴应变花(3)、动态应变仪(4)和上位机(5)；预埋应变片内六角螺栓(1)与缩比试验件(2)连接，缩比试验件(2)上表面粘贴三轴应变花(3)，预埋应变片内六角螺栓(1)和三轴应变花(3)与动态应变仪(4)连接，动态应变仪(4)与上位机(5)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验系统，其特征在于，缩比试验件的数量与实际数控机床装配结构一致，材料、形位公差和表面加工工艺相同，且远离内六角螺栓头部一端的缩比试验件连接孔为螺纹通孔，其它缩比试验件连接孔为光滑通孔。

3.根据权利要求1所述的一种基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验系统，其特征在于，内六角螺栓预埋了单轴应变片，引线从远离内六角螺栓头部一端引出。

4.根据权利要求1所述的一种基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验系统，其特征在于，内六角螺栓头部端缩比试验件上表面对称粘贴四个三轴应变花，其与螺栓轴线的距离为nd且相邻应变花之间的角度为90°。

5.根据权利要求4所述的一种基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验系统，其特征在于，n是与应力分布锥角相关的系数，d是内六角螺栓的直径，小于锥体分布应力圆半径R，即nd＜R。

6.利用权利要求1-5任一所述系统进行的基于表面主应变测量内六角螺栓预紧力的试验方法，其特征在于，包括：

S1、应用动态应变仪和上位机采集螺栓预紧力与测点三个方向的应变；

采用多功能螺栓紧固分析系统依据ISO16047标准计算承压面和螺纹啮合面摩擦系数，基于扭矩-预紧力关系模型获取内六角螺栓初始拧紧力矩；应用动态应变仪和上位机采集并储存内六角螺栓紧固终了的预紧力及表面测点三个方向的应变数据；

S2、基于测点三向应变数据计算测点主应变ε₁和ε₂；

式中，ε_0°、ε_45°和ε_90°分别是0°、45°和90°方向的应变；

S3、获取测点主应力σ₁和σ₂，设计四个测点主应力标准差的阈值；

式中，E是材料的弹性模量，ν是泊松比；

S4、建立表征内六角螺栓预紧力与测点平均应力关系的数据驱动模型。