[发明专利]一种螺栓结合面真实接触面积测量装置及方法

摘要

本发明公开了一种螺栓结合面真实接触面积测量装置及方法，包括支撑箱座，支撑箱座上固定有下试件，下试件上通过螺栓连接有上试件，支撑箱座上设有通孔，通孔中设置有若干纳米级光纤位移传感器，所述纳米级光纤位移传感器通过调整组件连接在下试件上，且纳米级光纤位移传感器的顶部穿过下试件连接至下试件和上试件的结合面，纳米级光纤位移传感器的底部通过信号采集系统连接至计算机。本发明可以利用纳米级光纤位移传感器进行预紧载荷下螺栓结合面真实结合面积测量的试验，也可以同时进行螺栓结合面预变形随预紧载荷变化而变化的试验。

主权项

1.一种螺栓结合面真实接触面积测量方法，其特征在于，采用螺栓结合面真实接触面积测量装置，包括支撑箱座(1)，支撑箱座(1)上固定有下试件(2)，下试件(2)上通过螺栓(4)连接有上试件(3)，支撑箱座(1)上设有通孔，通孔中设置有若干纳米级光纤位移传感器(5)，所述纳米级光纤位移传感器(5)通过调整组件连接在下试件(2)上，且纳米级光纤位移传感器(5)的顶部穿过下试件(2)连接至下试件(2)和上试件(3)的结合面(10)，纳米级光纤位移传感器(5)的底部通过信号采集系统(11)连接至计算机(12)；所述螺栓结合面真实接触面积测量方法包括以下步骤：步骤一：通过调整组件将纳米级光纤位移传感器(5)调至测量量程范围内；步骤二：通过紧螺栓(4)至预定的预紧载荷，在拧紧过程中，下试件(2)静止，上试件(3)在螺栓(4)的作用下向下压紧下试件(2)，结合面(10)间的微凸体发生变形开始接触；随着载荷的增大，上试件(3)和下试件(2)结合面间的接触区域内微凸体变形增大，接触区域内间隙减小直至间隙为零，纳米级光纤位移传感器(5)获取的位移量也逐渐减小至零；加载过程中通过信号采集系统(11)将各个纳米级光纤位移传感器(5)的数据采集并传输至计算机(12)，即获取加载过程中不同预紧载荷下结合面的位移值，从而获取结合面的接触刚度；步骤三：当达到预紧载荷值，接触区域的纳米级光纤位移传感器(5)接收光量为零，非接触区域由于上下结合面间有间隙，纳米级光纤位移传感器(5)接收光量不为零，即位移值不为零，以螺栓(4)的轴线与结合面(10)的交点为螺栓中心，距离螺栓中心最近的且还有位移值输出的纳米级光纤位移传感器(5)的中心位置，即为螺栓结合面开始出现非接触区域的位置，由螺栓中心到此位置即为接触区域半径，即可求出在该预紧载荷下的螺栓结合面真实接触面积；步骤四：重复上述步骤一至步骤三并改变预紧载荷，即获得不同预紧载荷下螺栓结合面的真实接触面积。