基于界面接触状态的压电主动式螺栓联接检测技术研究

发布时间：2017-05-27 02:02

  本文关键词：基于界面接触状态的压电主动式螺栓联接检测技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：螺栓联接结构应用十分广泛，其联接状态(表现为紧固力)直接影响设备的使用，其联接状态的可靠性和安全性显得尤为重要。螺栓松动不易发现、检测，，其产生的破坏巨大，故对螺栓预紧力及联接状态的检测具有重要应用意义。基于此，本文采用压电主动传感方式对螺栓联接构件的松紧程度展开了研究工作。 本文的主要研究内容： 第一、采用正弦波表面模型与经典赫兹接触理论，构建了超声波在螺栓联接构件接触界面的传播模型。研究了接触面表面粗糙度、实际接触面积、接触界面应力等对超声波在接触界面传播的影响规律。建立了基于超声波能量耗散法的螺栓联接构件松紧程度检测方法，及实验的硬、软件系统。实验结果显示压电材料所接收到的超声波能量与螺栓紧固力具有较好相关性。 第二、将概率密度函数与经典赫兹接触理论相结合，构建了螺栓联接构件的微观接触模型，采用等效刚度来表示界面的接触状态。研究了螺栓预紧载荷、等效刚度以及联接构件模态频率之间的关系。采用超声波测量跟踪模态频率在不同扭矩载荷下的变化情况。建立了基于螺栓构件模态频率跟踪法的螺栓联接构件松紧程度检测方法。实验结果显示，采用超声波跟踪的构件某阶模态频率值与螺栓的扭矩载荷在一定范围内具有很好的线性关系。 理论分析与实验结果显示，压电主动传感方式螺栓联接构件松紧检测在实际应用中具有很好的可行性和实用性。
【关键词】：螺栓松动 能量耗散 频率跟踪 压电材料 主动式传感
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH131
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 国内外研究现状分析8-15
• 1.1.1 常规检测法8-9
• 1.1.2 超声波检测法9-12
• 1.1.3 结构动态检测法12-13
• 1.1.4 声发射技术检测法13-14
• 1.1.5 主动式压电超声法14
• 1.1.6 压电阻抗技术检测法14-15
• 1.2 本文研究目标、研究内容15-16
• 1.2.1 本文研究目标15-16
• 1.2.2 本文主要研究内容16
• 1.3 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案16-18
• 第2章 基于压电主动传感方式螺栓健康检测原理18-28
• 2.1 超声波应用18-19
• 2.1.1 超声波特性18
• 2.1.2 超声波平面基本解18-19
• 2.1.3 声阻抗19
• 2.2 压电陶瓷工作机理19-20
• 2.3 压电超声波波能耗散法原理20-24
• 2.3.1 正弦波表面模型21-22
• 2.3.2 经典赫兹接触理论22-23
• 2.3.3 声阻抗规律23-24
• 2.4 超声波信号采集与分析24-25
• 2.5 螺栓构件模态频率跟踪法25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 实验装置设置28-38
• 3.1 实验测试系统28
• 3.2 螺栓联接构件试样28-32
• 3.2.1 板件规格的确立28-30
• 3.2.2 板件试样接触面粗糙度标定30-31
• 3.2.3 实验试样的建立31-32
• 3.3 信号采集软件应用32-36
• 3.3.1 Labview简介32-33
• 3.3.2 超声波能量耗散法的 Labview 程序设计33-35
• 3.3.3 螺栓构件模态频率跟踪法 Labview 程序设计35-36
• 3.4 其他硬件设备36-37
• 3.4.1 NI USB.6361 型多功能数据采集卡36
• 3.4.2 Agllent 33220A 型信号发生器36-37
• 3.4.3 Trek 603 型功率放大器37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 主动式传感螺栓检测实验及结果分析38-50
• 4.1 超声波能量耗散法实验38-42
• 4.1.1 实验过程38-39
• 4.1.2 实验结果39-41
• 4.1.3 分析及结论41-42
• 4.2 螺栓构件模态频率跟踪法实验42-48
• 4.2.1 实验过程42-44
• 4.2.2 实验结果44-47
• 4.2.3 分析及结论47-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第5章 总结与展望50-52
• 5.1 全文总结50-51
• 5.1.1 超声波能量耗散法研究50
• 5.1.2 螺栓构件模态频率跟踪法50-51
• 5.2 研究展望51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 发表论文56-57
• 详细摘要57-61

【参考文献】

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本文编号：398564