Page 51 - 无损检测2024年第十二期

何宇琪，等：

基于多频段加权能量衰减系数的螺栓轴向应力超声测量方法

螺栓作为试验对象，螺栓试件实物如图4所示，其详 图5可以看出，随着夹紧长度的变化，拟合曲线的斜
细参数如表2所示。 率也会发生变化。因此需对模型参数进行校准，取
不同夹紧长度对应的参数a， b的平均值作为校准后
A
的参数，从而得到校准模型用于螺栓应力测量，校
准结果如表3所示。则3种方法校准后的螺栓A,B

B 参数标定模型分别为
α =0.014 67L σ C +10.563 （17）
图 4 螺栓试件实物
α =0.032 55L σ C +33.706 （18）
表2 螺栓试件详细参数
∆ T =0.614L σ -0.662 （19）
编号 等级 材料 直径/mm 长度/mm 类型 C
A 8.8 45钢 8 94.6 半螺纹 ∆ T =0.384L σ +1.231 （20）
B 10.9 Q235 10 54.3 半螺纹 C

2.2 螺栓参数标定试验 （21）
为避免温度变化对材料衰减和声速的影响，整 （22）
个试验装置位于试验室中，在参数校准试验以及应
由图5可知，衰减系数法对试件A、B的标定精
力测量试验期间，通过中央空调保持环境温度恒定，
度更高，对高强度短螺栓B的标定精度更高，拟合线
将温度波动范围控制在±1 ℃内。首先使用拉伸
机对试件A，B施加 0~200 MPa的载荷，加载步长 性度更好。而单波法和双波法对试件A、B的标定精
为 10 MPa。两颗不同长度和强度等级的试件在不 度相对较低，对螺栓B的拟合线性度较差。由此可知，
同夹紧长度下，分别使用衰减系数法、单波法以及 文章的多频段加权衰减系数法更适合测量高强度短
双波法得到的标定数据和拟合结果如图5所示。由 螺栓的应力。

图 5 使用不同方法的螺栓应力标定数据和拟合结果
表3 螺栓试件在不同方法下的参数标定结果
一次项系数a 常数项b
方法
试件A 试件B 试件A 试件B
衰减系数法 0.014 67 0.032 55 10.563 33.706
单波法 0.614 0.384 -0.662 1.231
双波法 -2.315×10 -5 -2.331×10 -5 1.838 1.815
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测