[發明專利]一種機床螺栓連接處應力檢測方法

有效

• 申請號: 201410408532.9
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104165717A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 毛寬民;陳奇兵;張賽;李斌
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

技術領域

本發明屬于應力檢測領域，更具體地，涉及一種機床螺栓連接處應力檢測方法。

背景技術

隨著機床向高速、高精、高效方向發展，機床的動態性能引起了研究者的普遍關注。研究表明，機床上出現的振動問題有60％以上源自結合部，阻尼值的90％以上也同樣來源于結合部。機床結構中大件裝配后的動力學特性，即包括固有頻率、模態阻尼、模態振型等極大地受到裝配應力的影響。

目前應力測試方法主要分為破壞性與非破壞性兩種，其中破壞性測試方法有鉆孔法、取條法、切槽法、剝層法等，由于此類方法會破壞原件本身，故不適用于原件不可破壞的情況；非破壞性的無損測試方法又稱物理測量法，主要包含X射線法，中子衍射法，超聲波法，磁性法。

其中，X射線法是利用X射線入射到物質時的衍射現象，根據材料晶面間距的變化來確定應變，其精度較高，但其設備復雜，對測試表面要求高，因此其應用受到了一定的限制。中子衍射法是通過研究衍射束的峰值位置和強度，獲得應力或應變的數據，是目前唯一可以測定大體積工件三維應力分布的方法，其具有許多的優點，穿透力強，空間分辨可調等等，但其與X射線法一樣，設備昂貴復雜，對試件有嚴格的要求，目前中子衍射法只能固定在實驗室測試。超聲波法具有穿透性強，方向性好，可以實現定向發射的優點，其與中子衍射法相比，還具有測試儀方便攜帶的優點，但其測定結果受材料性能、工件形狀和組織結構的影響，測量的靈敏度較低。磁性法是無損檢測法中的新型測試方法之一，其相對于其他幾種無損測試方法最顯著的優點便是可以對使用中的對象進行測試，沒有輻射危險，但其對材料結構和屬性很敏感，容易影響測試結果的準確性，并且只能測試磁性材料。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種機床螺栓連接處應力檢測方法，其目的在于采用簡單易行的檢測方法對滿足彈塑性理論的材料進行應力檢測，由此解決目前應力檢測方法中工藝復雜、設備昂貴、測試條件苛刻、適用范圍狹窄等技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種機床螺栓連接處應力檢測方法，其特征在于，包含以下步驟：

S1：器材準備，其中，包括準備溫度補償塊和測試應變的靜態應變測試儀；

S2：測試準備，其中，該步驟包括對螺栓連接處和所述溫度補償塊的表面進行平整化以及清潔處理，在所述平整化以及清潔后的區域劃上定位基準線，黏貼應變花且使應變花上的基準線和所述定位基準線對齊，以及焊接引腳以使引腳一端連接應變花且另一端連接導線；

S3：儀器連接和參數設置，其中，該步驟包括將所述通過引腳連接應變花的導線連接到所述靜態應變測試儀上，將靜態應變測試儀的接地端接地和將測試端連接計算機，以及設置靜態應變儀的參數；

S4：應變檢測，其中，該步驟包括將所述靜態應變儀通電一段時間以進行預熱，使用扳手將螺栓連接處的螺栓擰緊，以及靜態應變測試儀的數據采集以及輸送至計算機；

S5：數據處理，采用平面應力計算公式，利用所述計算機計算出所述靜態應變測試儀采集處的主應力及剪切應力的大小和方向，即獲得螺栓連接處應力狀態。

進一步的，所述步驟S1中溫度補償塊的材料和被螺栓連接的工件材料相同，且其和螺栓連接處均黏貼有應變花，該溫度補償塊通過該應變花與靜態應變測試儀相連，再通過靜態應變測試儀和計算機相連，該溫度補償塊用于平衡螺栓連接處因為測試過程中溫度變化而產生的應變。

進一步的，所述步驟S3中在計算機中設置相對應的測試所需的參數，所述參數包括應變花類型、橋路方式、應變計電阻、導線電阻、靈敏度系數、工件材料的彈性模量及泊松比、補償通道。

進一步的，所述步驟S4中靜態應變測試儀通電預熱的時間為10～20分鐘。

進一步的，所述步驟S2中表面平整化及清潔處理包括先進行表面打磨、再用砂紙研磨，接著采用無水酒精或者丙酮清洗表面。

進一步的，所述步驟S2中應變花與被黏貼工件間的長期絕緣電阻大于500MΩ或短期絕緣電阻大于20MΩ。長期絕緣電阻即為測量時間超過七天以上的絕緣電阻，短期絕緣電阻即為測量時間不超過七天的絕緣電阻。

進一步的，所述步驟S2中，焊接在引腳一端的導線為可防止周圍電磁干擾的屏蔽導線。

進一步的，所述步驟S5中平面應力公式為：