基于振動聲調(diào)制技術(shù)的螺栓結(jié)構(gòu)緊固狀態(tài)檢測方法研究.pdf

1、螺栓連接廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)及設(shè)備當(dāng)中，其連接狀態(tài)直接影響工作環(huán)境的可靠性與安全性，因此，螺栓的緊固度檢測至關(guān)重要。傳統(tǒng)的檢測方式主要依靠工人檢修，檢測效率低。而振動聲調(diào)制技術(shù)作為一種無損檢測方法，對接觸型缺陷十分敏感，且易于實(shí)現(xiàn)在線快速檢測，因此，本文采用振動聲調(diào)制技術(shù)對螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，實(shí)現(xiàn)了螺栓緊固程度的評價及松動螺栓的定位。
　　目前，國內(nèi)外有多種振動聲調(diào)制模型，本文以“開合理論”作為理論基礎(chǔ)進(jìn)行研究，認(rèn)為調(diào)制現(xiàn)象的產(chǎn)生是由

2、于接觸界面在低頻作用下做張開-閉合運(yùn)動，使通過的超聲受到調(diào)制作用。根據(jù)這一理論模型，定義了用于評價螺栓緊固程度的松動指數(shù)LI，并提出計算方案，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，該參數(shù)能夠較好地反應(yīng)螺栓的緊固程度。
　　由于振動聲調(diào)制技術(shù)仍處于研究階段，尚未有成熟的設(shè)備，因此本文根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，搭建了用于振動聲調(diào)制檢測的硬件及軟件實(shí)驗(yàn)平臺。硬件實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)現(xiàn)了高頻信號及低頻信號的激勵、傳輸與接收；軟件實(shí)驗(yàn)平臺利用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)，主要用于信號的處理及

3、松動指數(shù)的計算。利用所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺對兩桿一螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，結(jié)果表明，松動指數(shù)LI與螺栓預(yù)緊力矩之間呈良好的負(fù)相關(guān)性，證明了實(shí)驗(yàn)方案的可行性與實(shí)驗(yàn)平臺的可靠性。
　　通過對比實(shí)驗(yàn)，研究了低頻激勵頻率與幅值、高頻激勵頻率與幅值及激勵/接收位置對調(diào)制效果的影響，結(jié)果表明，低頻激勵頻率應(yīng)選用結(jié)構(gòu)的固有頻率；低頻幅值越大調(diào)制效果越強(qiáng)；高頻激勵幅值對調(diào)制效果影響較小；而高頻激勵頻率采用掃頻信號能有效減少誤差，并提高檢測效率；激勵/接收位置

4、的選擇應(yīng)盡量使低頻與高頻信號在螺栓連接處產(chǎn)生調(diào)制后再被接收。
　　為驗(yàn)證本文實(shí)驗(yàn)方案在檢測多螺栓復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的可行性，對兩板多螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，采用ANSYS軟件模擬與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，確定了實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇原則。提出了兩種實(shí)現(xiàn)松動螺栓定位的檢測方案，其中“多點(diǎn)激勵法”能夠檢測出激勵位置附近螺栓的松緊程度，通過多次測量可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中松動螺栓的定位，但工作量較大。“多點(diǎn)接收法”采用單點(diǎn)激勵、多點(diǎn)接收的方式，通過對比不同位置接收信號的松