基于振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)的螺栓結(jié)構(gòu)緊固狀態(tài)檢測(cè)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(cè)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的檢測(cè)方式主要依靠工人檢修，檢測(cè)效率低。而振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)作為一種無(wú)損檢測(cè)方法，對(duì)接觸型缺陷十分敏感，且易于實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)快速檢測(cè)，因此，本文采用振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)對(duì)螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了螺栓緊固程度的評(píng)價(jià)及松動(dòng)螺栓的定位。
　　目前，國(guó)內(nèi)外有多種振動(dòng)聲調(diào)制模型，本文以“開(kāi)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(kāi)-閉合運(yùn)動(dòng)，使通過(guò)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(píng)價(jià)螺栓緊固程度的松動(dòng)指數(shù)LI，并提出計(jì)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(dòng)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(dòng)聲調(diào)制檢測(cè)的硬件及軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了高頻信號(hào)及低頻信號(hào)的激勵(lì)、傳輸與接收；軟件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)利用LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)，主要用于信號(hào)的處理及

3、松動(dòng)指數(shù)的計(jì)算。利用所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)兩桿一螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明，松動(dòng)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(tái)的可靠性。
　　通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，研究了低頻激勵(lì)頻率與幅值、高頻激勵(lì)頻率與幅值及激勵(lì)/接收位置對(duì)調(diào)制效果的影響，結(jié)果表明，低頻激勵(lì)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(lì)幅值對(duì)調(diào)制效果影響較??；而高頻激勵(lì)頻率采用掃頻信號(hào)能有效減少誤差，并提高檢測(cè)效率；激勵(lì)/接收位置

4、的選擇應(yīng)盡量使低頻與高頻信號(hào)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(cè)多螺栓復(fù)雜結(jié)構(gòu)方面的可行性，對(duì)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(dòng)螺栓定位的檢測(cè)方案，其中“多點(diǎn)激勵(lì)法”能夠檢測(cè)出激勵(lì)位置附近螺栓的松緊程度，通過(guò)多次測(cè)量可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中松動(dòng)螺栓的定位，但工作量較大。“多點(diǎn)接收法”采用單點(diǎn)激勵(lì)、多點(diǎn)接收的方式，通過(guò)對(duì)比不同位置接收信號(hào)的松