基于振動聲調制技術的螺栓結構緊固狀態(tài)檢測方法研究.pdf

1、螺栓連接廣泛應用于各種結構及設備當中，其連接狀態(tài)直接影響工作環(huán)境的可靠性與安全性，因此，螺栓的緊固度檢測至關重要。傳統(tǒng)的檢測方式主要依靠工人檢修，檢測效率低。而振動聲調制技術作為一種無損檢測方法，對接觸型缺陷十分敏感，且易于實現(xiàn)在線快速檢測，因此，本文采用振動聲調制技術對螺栓結構進行檢測，實現(xiàn)了螺栓緊固程度的評價及松動螺栓的定位。
　　目前，國內外有多種振動聲調制模型，本文以“開合理論”作為理論基礎進行研究，認為調制現(xiàn)象的產生是由

2、于接觸界面在低頻作用下做張開-閉合運動，使通過的超聲受到調制作用。根據這一理論模型，定義了用于評價螺栓緊固程度的松動指數LI，并提出計算方案，驗證實驗表明，該參數能夠較好地反應螺栓的緊固程度。
　　由于振動聲調制技術仍處于研究階段，尚未有成熟的設備，因此本文根據實驗需要，搭建了用于振動聲調制檢測的硬件及軟件實驗平臺。硬件實驗平臺實現(xiàn)了高頻信號及低頻信號的激勵、傳輸與接收；軟件實驗平臺利用LabVIEW軟件實現(xiàn)，主要用于信號的處理及

3、松動指數的計算。利用所搭建的實驗平臺對兩桿一螺栓結構進行檢測，結果表明，松動指數LI與螺栓預緊力矩之間呈良好的負相關性，證明了實驗方案的可行性與實驗平臺的可靠性。
　　通過對比實驗，研究了低頻激勵頻率與幅值、高頻激勵頻率與幅值及激勵/接收位置對調制效果的影響，結果表明，低頻激勵頻率應選用結構的固有頻率；低頻幅值越大調制效果越強；高頻激勵幅值對調制效果影響較??；而高頻激勵頻率采用掃頻信號能有效減少誤差，并提高檢測效率；激勵/接收位置

4、的選擇應盡量使低頻與高頻信號在螺栓連接處產生調制后再被接收。
　　為驗證本文實驗方案在檢測多螺栓復雜結構方面的可行性，對兩板多螺栓結構進行了研究，采用ANSYS軟件模擬與實驗相結合的方式，確定了實驗參數的選擇原則。提出了兩種實現(xiàn)松動螺栓定位的檢測方案，其中“多點激勵法”能夠檢測出激勵位置附近螺栓的松緊程度，通過多次測量可實現(xiàn)結構中松動螺栓的定位，但工作量較大?！岸帱c接收法”采用單點激勵、多點接收的方式，通過對比不同位置接收信號的松