基于振动声调制技术的螺栓结构紧固状态检测方法研究
发布时间:2017-09-23 12:10
本文关键词:基于振动声调制技术的螺栓结构紧固状态检测方法研究
【摘要】:螺栓连接广泛应用于各种结构及设备当中,其连接状态直接影响工作环境的可靠性与安全性,因此,螺栓的紧固度检测至关重要。传统的检测方式主要依靠工人检修,检测效率低。而振动声调制技术作为一种无损检测方法,对接触型缺陷十分敏感,且易于实现在线快速检测,因此,本文采用振动声调制技术对螺栓结构进行检测,实现了螺栓紧固程度的评价及松动螺栓的定位。目前,国内外有多种振动声调制模型,本文以“开合理论”作为理论基础进行研究,认为调制现象的产生是由于接触界面在低频作用下做张开-闭合运动,使通过的超声受到调制作用。根据这一理论模型,定义了用于评价螺栓紧固程度的松动指数LI,并提出计算方案,验证实验表明,该参数能够较好地反应螺栓的紧固程度。由于振动声调制技术仍处于研究阶段,尚未有成熟的设备,因此本文根据实验需要,搭建了用于振动声调制检测的硬件及软件实验平台。硬件实验平台实现了高频信号及低频信号的激励、传输与接收;软件实验平台利用Lab VIEW软件实现,主要用于信号的处理及松动指数的计算。利用所搭建的实验平台对两杆一螺栓结构进行检测,结果表明,松动指数LI与螺栓预紧力矩之间呈良好的负相关性,证明了实验方案的可行性与实验平台的可靠性。通过对比实验,研究了低频激励频率与幅值、高频激励频率与幅值及激励/接收位置对调制效果的影响,结果表明,低频激励频率应选用结构的固有频率;低频幅值越大调制效果越强;高频激励幅值对调制效果影响较小;而高频激励频率采用扫频信号能有效减少误差,并提高检测效率;激励/接收位置的选择应尽量使低频与高频信号在螺栓连接处产生调制后再被接收。为验证本文实验方案在检测多螺栓复杂结构方面的可行性,对两板多螺栓结构进行了研究,采用ANSYS软件模拟与实验相结合的方式,确定了实验参数的选择原则。提出了两种实现松动螺栓定位的检测方案,其中“多点激励法”能够检测出激励位置附近螺栓的松紧程度,通过多次测量可实现结构中松动螺栓的定位,但工作量较大。“多点接收法”采用单点激励、多点接收的方式,通过对比不同位置接收信号的松动指数,可对松动螺栓位置进行粗略判断。
【关键词】:无损检测 振动声调制 螺栓结构 松动指数
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH131.3
【目录】:
- 摘要4-5
- Abstract5-9
- 第1章 绪论9-19
- 1.1 课题研究的目的及意义9-10
- 1.2 国内外螺栓结构的检测方法10-13
- 1.2.1 国内研究现状10-11
- 1.2.2 国外研究现状11-12
- 1.2.3 国内外研究现状综述12-13
- 1.3 振动声调制技术研究进展13-17
- 1.4 本文主要研究内容17-19
- 第2章 实验原理及松动指数的定义19-26
- 2.1 振动声调制技术原理19-20
- 2.2 振动/超声相互作用模型20-23
- 2.3 松动指数的定义及计算方法23-24
- 2.4 本章小结24-26
- 第3章 实验平台的搭建及实验材料的制备26-39
- 3.1 硬件实验平台26-29
- 3.1.1 低频信号激励26-27
- 3.1.2 高频信号激励27-28
- 3.1.3 信号的接收与处理28-29
- 3.2 软件实验平台29-33
- 3.2.1 虚拟仪器技术简介29-30
- 3.2.2 软件实验平台的开发30-33
- 3.3 实验材料的制备33-35
- 3.4 实验平台的可行性验证35-37
- 3.5 本章小结37-39
- 第4章 实验参数的影响及优化选择39-51
- 4.1 低频振动频率的影响39-41
- 4.2 低频振动幅值的影响41-43
- 4.3 高频超声频率的影响43-46
- 4.4 高频超声幅值的影响46-47
- 4.5 激励/接收位置的选择47-48
- 4.6 两杆一螺栓结构的检测48-50
- 4.7 本章小结50-51
- 第5章 多螺栓结构检测的模拟及实验研究51-65
- 5.1 低频激励频率的选择51-55
- 5.1.1 模态分析52-54
- 5.1.2 谐响应分析54-55
- 5.2 低频激振力的影响55-57
- 5.3 多螺栓结构的初步检测57-59
- 5.4 松动螺栓的定位59-64
- 5.4.1 多点激励法59-62
- 5.4.2 多点接收法62-64
- 5.5 本章小结64-65
- 结论65-66
- 参考文献66-71
- 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果71-73
- 致谢73
本文编号:905172
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