Page 53 - 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

图 6 3 种方法的螺栓应力测量误差分析
单波法、双波法的应力评估效果以及稳定性。总体 measurement under uniaxial compression by a powder
而言，衰减系数法的测量误差明显小于单波法和双 x‐ray diffraction method[J]. 1994，75（9）：4327-4331.
波法的，特别是测量短螺栓时仍能保持较高的测量 [6] PARK G，SOHN H，FARRAR C R，et al. Overview of
piezoelectric impedance-based health monitoring and path
精度，衰减系数法的测量效果并未因螺栓长度更短
forward[J]. The Shock and Vibration Digest，2003，35（6）：
和强度更高而受到影响。然而，单波法和双波法对
451-463.
高强度短螺栓的测量精度和稳定性明显降低。因此，
[7] WEI Z. Research on screw bolt's pre-tightening force
较单波法和双波法,衰减系数方法对螺栓轴向应力 by coating photoelasticity[J]. Materials Science，2013，
的测量精度和稳定性均有提升，更适用于高强度短 65（4）：77-81.
螺栓连接的工业场景，具有一定的工程应用价值。 [8] CHEN P，HE X L，WANG X Y. Ultrasonic measurement
of axial stress using high-frequency cylindrical guided
3 结语 wave[J]. IEEE Sensors Journal，2021，21（5）：6691-

6697.
研究了超声波在受载多晶螺栓中的传播特性，
[9] PAN Q X，PAN R P，SHAO C，et al. Research review
提出了一种基于多频段加权超声能量衰减系数的螺
of principles and methods for ultrasonic measurement of
栓轴向应力测量方法，并通过标定和测量试验证明 axial stress in bolts[J]. Chinese Journal of Mechanical
了该方法的有效性。试验结果表明，该方法对不同 Engineering，2020，33（1）：11.
强度螺栓的测量平均相对误差明显低于单波法和双 [10] CRECRAFT D I. Ultrasonic measurement of stresses[J].
波法，尤其是对高强度短螺栓测量平均相对误差仅 Ultrasonics，1968，6（2）：117-121.

为3. 09%，能满足大多数测量精度需求，具有一定 [11] 冉启芳，费星如，邓朝栋，等. 用超声波方法测量螺栓
的应用价值。 应力[J]. 固体力学学报， 1982， 1（1）： 64-70.
[12] YASUI H， KAWASHIMA K. Acoustoelastic

本文获“2024 Evident杯超声检测技术优秀论文
measurement of bolt axial load with hypothetical velocity
评选”活动三等奖。
ratio method[J]. Transactions of the Japan Society of
Mechanical Engineers Series A，2000，66（642）：390-
参考文献：
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测