[发明专利]一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量装置，其特征在于：该装置包括拉伸试验机(1)、上连接件(2)、压力传感器(3)、螺杆(4)、下连接件(5)、螺母(6)、电涡流位移传感器(7)；LMS振动测试系统用来测试模态参数包括固有频率、阻尼比以及模态振型；

切向装置的上连接件(2)和下连接件(5)的两端分别夹在拉伸实验机(1)上；利用疲劳拉伸试验机加载循环载荷，通过改变加载振动频率、控制加载循环次数，划分螺栓松弛阶段；

切向装置从上到下依次是上连接件(2)、螺杆(4)下连接件(5)；上连接件(2)和下连接件(5)通过固定尺寸的接触面接触，螺母(6)通过数显力矩扳手拧紧；压力传感器(3)串联在螺杆(4)头部和上连接件(2)之间，压力传感器(3)依次连接数字放大器(8)和数据采集卡(9)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(2)右端有方形带孔薄板，目的是固定电涡流位移传感器(7)，并实现电涡流位移传感器(7)的上下调节，将电涡流位移传感器(7)的下端探头安装至距离下连接件(5)右侧的方形薄板上端2-3mm处；电涡流位移传感器(7)使用计算机数据采集系统进行连接，获得精度较高的振动下接触面间的位移随时间变化的S-t图。

2.根据权利要求1所述的一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量装置，其特征在于：压力传感器(3)为环状结构，压力传感器(3)的内孔的符合螺栓安装孔径，大小为螺杆(4)直径+1mm；压力传感器(3)的量程大精度高，采集的数据能够实时记录监测并自行生成F-t曲线，压力传感器(3)的数据保存以便于后续分析。

3.根据权利要求1所述的一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量装置，其特征在于：所述上连接件(2)、下连接件(5)和压力传感器(3)均与待测螺杆(4)的螺杆间隙配合。

4.根据权利要求1所述的一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量装置，其特征在于：上连接件(2)和下连接件(5)两端分别夹在拉伸试验机上，利用疲劳拉伸试验机加载循环载荷，改变加载的频率，控制加载循环的次数，划分螺栓松弛阶段。

5.根据权利要求1所述的一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量装置，其特征在于：首先使用LMS振动测试系统测量连接试件整体的模态特性，测取获得其模态参数，作为分析对比的基础；然后将所连接的试件夹在拉伸试验机(1)上，使用压力传感器和电涡流位移传感器配合拉伸试验机的拉伸特性，设定改变加载振动频率和加载载荷的大小，并设置循环类型和循环周期，开启拉伸试验；通过计算机数据采集系统实时监测螺栓夹紧力以及切向位移的变化，获得螺栓夹紧力随时间变化的F-t曲线图以及获得精度较高的振动下接触面间的位移时间的S-t曲线图。

6.利用权利要求1所述装置进行的一种基于模态参数表征的切向单螺栓松弛测量方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，

步骤1，使用LMS振动测试系统测量连接件整体的模态特性，获得其模态参数，建立模态参数数据库，作为分析对比基础；

步骤2，待测螺栓组件配合拉伸试验机的拉伸特性，获得螺栓夹紧力随时间的变化的F＝f(t)曲线，并且及时输出保存数据，为位移数据和模态参数作对比；

步骤3，划分螺栓松弛阶段，做不同节点循环周期的拉伸试验，并检测夹紧力变化和测量获得整体振动模态特性的数据，获得螺栓松弛阶段模态参数的变化规律；

步骤4，利用控制变量法，改变加载振动频率和加载载荷，重复以上三个步骤；获得在不同加载振动频率和加载载荷下由模态参数表征的螺栓松弛规律。