[发明专利]一种残余应力对螺栓连接结构夹紧力衰减影响的测量方法

摘要

本发明公开了一种残余应力对螺栓连接结构夹紧力衰减影响的测量方法，实现该方法的装置包括拉伸试验机、下连接件、螺母、电涡流位移传感器、上连接件、螺栓、压力传感器，对应的传感器数据采集系统和计算机、三维表面形貌测量仪、数显力矩扳手、振动台、X射线残余应力测试仪。通过三维表面形貌测量仪获取接触表面三维形貌，采用振动时效法及X射线残余应力测试仪获得同种材料、不同水平残余应力大小的螺栓，结合拉伸试验机和力传感器、位移传感器采集相同预紧力、特定幅值循环交变载荷下的数据。此方法可定量分析两者的关系，为进一步研究残余应力对螺栓连接结构夹紧力衰减的影响提供了实验基础，操作简单、快捷、测量精确。

主权项

一种残余应力对螺栓连接结构夹紧力衰减影响的测量装置，其特征在于：该装置包括拉伸试验机(1)、下连接件(2)、螺母(3)、电涡流位移传感器(4)、上连接件(5)、螺栓(6)和压力传感器(7)，电涡流位移传感器(4)和压力传感器(7)与传感器数据采集系统连接，传感器数据采集系统与计算机连接；三维表面形貌测量仪的最高精度达到100nm，用来扫描试件接触面的三维形貌数据，三维形貌数据包括三维坐标、表面粗糙度、波纹度以及3D形貌，对接触面表面的形貌测量非常准确；通过振动台和X射线残余应力测试仪获得不同大小的残余应力，随后轴向组装轴向螺栓连接件，上连接件(5)和下连接件(2)之间通过螺栓(6)连接，螺栓(6)通过螺母(3)紧固，压力传感器(7)设置在螺栓(6)的头部；上连接件(5)和下连接件(2)通过固定尺寸的接触面接触，压力传感器(7)串联在螺栓(6)和上连接件(5)之间，压力传感器(7)依次连接数字放大器和数据采集卡，最终将测得的数据实时输出至计算机对应采集软件中，通过计算机的传感器数据采集系统实时监测螺栓夹紧力，获得螺栓夹紧力随着时间变化的F‑t曲线；上连接件(5)的端部设有方形带孔薄板，以固定电涡流位移传感器(4)，并实现上下调节，将电涡流位移传感器(4)的下端探头安装至距离下连接件(2)一侧的方形薄板上端2‑3mm处；电涡流位移传感器(4)使用LMS数据采集系统进行连接，获得精度较高的振动下不同残余应力下结合面间的位移时间的S‑t图；然后对其施加特定的频率、波形和一定幅值的交变载荷进行循环载荷下的拉伸重复试验；上连接件(5)和下连接件(2)与拉伸试验机(1)连接。