Page 80 - 无损检测2023年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202311009

基于超声双波法的螺栓紧固力在线测量

静丰羽 , 王超凡 , 叶中飞 , 马云瑞 , 李 阳 2

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( 1. 中国电建集团河南电力器材有限公司, 漯河 462000 ; 2. 郑州大学 机械与动力工程学院, 郑州 450001 ;

3. 国网河南省电力公司电力科学研究院, 郑州 450000 )

摘 要: 为了保证螺栓处于稳定的连接状态, 螺栓上需要施加一定大小的紧固力。现阶段, 在
役螺栓紧固力的测量仍是一个技术难题。提出了利用超声横波、 纵波的双波声时比值法测量螺栓
紧固力, 并进行了测量验证, 结果表明: 双波法有较高的检测精度。研究了影响双波法测试精度的
因素, 提出了温度修正系数以补偿温度对螺栓紧固力测量的影响。该方法实现了在役螺栓紧固力
的测量, 具有较高的工程应用价值。
关键词: 双波法; 螺栓紧固力; 夹紧长度; 温度补偿

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 11-0042-05

Onlinemeasurementofboltti g htenin g forcebasedonultrasonicdual-wavemethod

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JINGFen gy u , WANGChaofan , YEZhon g fei , MAYunrui , LIYan g 2

( 1.POWERCHINA HenanElectricPowerE q ui p mentCo. , Ltd. , Luohe462000 , China ;

2.SchoolofMechanicalandPowerEn g ineerin g , Zhen g zhouUniversit y , Zhen g zhou450001 , China ;

3.ElectricPowerResearchInstitute , StateGridHenanElectricPowerCom p an y , Zhen g zhou450000 , China )

Abstract : Toensurethestabilit yoftheboltconnection , acertainti g htenin gforceisre q uiredonthebolt.

Currentl y , themeasurementoftheti g htenin gforceofin-serviceboltsremainsatechnicalchallen g e.Thisp a p er

p ro p osedamethodtomeasureboltti g htenin g forceusin g theratioofultrasoundtransverseandlon g itudinalwaves ,

andverifiedthrou g hmeasurement , withtheresultsshowin ghi g hdetectionaccurac y forthedouble-wavemethod.

Studiedthefactorsaffectin gtheaccurac yofthedouble-wavemethod , atem p eraturecorrectioncoefficientwas

p ro p osedtocom p ensatefortheinfluenceoftem p eratureonthemeasurementofboltti g htenin g force.Thismethod

hashi g hen g ineerin g a pp licationvalueinmeasurin g theti g htenin g forceofin-servicebolts.

Ke ywords : double-wavemethod ; boltti g htenin g force ; clam p in g len g th ; tem p eraturecom p ensation
螺栓因其结构简单、 连接可靠、 拆卸方便等优点, 过大, 会引起螺栓的变形, 甚至出现裂纹或疲劳破坏;
广泛应用于桥梁、 船舶、 风力发电、 航空航天等领 如果紧固力不足, 则会引起螺栓振动松弛、 结构滑移,
域 。螺栓上的紧固力对其性能、 使用寿命和使用状 影响结构的整体性能 。这两种情况都会导致工业
[ 3 ]
[ 1 ]
态有很大的影响, 并且紧固力的准确性直接影响着被 事故的发生, 因此, 采取有效的方法来检测螺栓的紧
连接件的结构可靠性 。如果对螺栓施加的紧固力 固力, 对于保障结构的稳定性和安全性至关重要。
[ 2 ]
目前, 常用的螺栓紧固力无损测量方法主要有
扭矩法 [ 4-5 ] 、 电阻应变片法 [ 6 ] 、 超声法等。其中, 基于
收稿日期: 2023-02-08
声弹性原理的螺栓紧固力超声检测方法是通过标定
基金项目: 河南 省 科 技 厅 - 河 南 省 重 点 研 发 与 推 广 专 项
试验建立超声波渡越时间( TOF ) 和螺栓紧固力的
( 222102220025 )
作者简介: 静丰羽( 1987- ), 男, 主要从事无损检测与评价、 新材 数学函数关系, 来间接测量出螺栓紧固力大小的。
料开发与应用的研究工作, j in g f y @ p owerchina.cn 超声法具有操作简单、 无损测量、 检测精度高等优
通信作者: 李 阳( 1988- ), 男, 副教授, 博士, 硕士生导师, 主要
点, 得到了诸多研究人员的重视并迅速发展。其中
从事激光超声可视化无损检测与评价、 应力的无损检测新技术研究,
以单纵波法应用最为广泛 [ 7-8 ] , 但单纵波法需要事先
y an g li@zzu.edu.cn
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2023年 第45卷 第11期
无损检测