[發明專利]一種螺栓結合面真實接觸面積測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201710448067.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107179060B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 惠燁;李鵬陽;李艷
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01B11/28
• 分類號: G01B11/28
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 齊書田

1.一種螺栓結合面真實接觸面積測量方法，其特征在于，采用螺栓結合面真實接觸面積測量裝置，包括支撐箱座(1)，支撐箱座(1)上固定有下試件(2)，下試件(2)上通過螺栓(4)連接有上試件(3)，支撐箱座(1)上設有通孔，通孔中設置有若干納米級光纖位移傳感器(5)，所述納米級光纖位移傳感器(5)通過調整組件連接在下試件(2)上，且納米級光纖位移傳感器(5)的頂部穿過下試件(2)連接至下試件(2)和上試件(3)的結合面(10)，納米級光纖位移傳感器(5)的底部通過信號采集系統(11)連接至計算機(12)；

所述螺栓結合面真實接觸面積測量方法包括以下步驟：

步驟一：通過調整組件將納米級光纖位移傳感器(5)調至測量量程范圍內；

步驟二：通過緊螺栓(4)至預定的預緊載荷，在擰緊過程中，下試件(2)靜止，上試件(3)在螺栓(4)的作用下向下壓緊下試件(2)，結合面(10)間的微凸體發生變形開始接觸；隨著載荷的增大，上試件(3)和下試件(2)結合面間的接觸區域內微凸體變形增大，接觸區域內間隙減小直至間隙為零，納米級光纖位移傳感器(5)獲取的位移量也逐漸減小至零；加載過程中通過信號采集系統(11)將各個納米級光纖位移傳感器(5)的數據采集并傳輸至計算機(12)，即獲取加載過程中不同預緊載荷下結合面的位移值，從而獲取結合面的接觸剛度；

步驟三：當達到預緊載荷值，接觸區域的納米級光纖位移傳感器(5)接收光量為零，非接觸區域由于上下結合面間有間隙，納米級光纖位移傳感器(5)接收光量不為零，即位移值不為零，以螺栓(4)的軸線與結合面(10)的交點為螺栓中心，距離螺栓中心最近的且還有位移值輸出的納米級光纖位移傳感器(5)的中心位置，即為螺栓結合面開始出現非接觸區域的位置，由螺栓中心到此位置即為接觸區域半徑，即可求出在該預緊載荷下的螺栓結合面真實接觸面積；

步驟四：重復上述步驟一至步驟三并改變預緊載荷，即獲得不同預緊載荷下螺栓結合面的真實接觸面積。

2.根據權利要求1所述的一種螺栓結合面真實接觸面積測量方法，其特征在于，所述的調整組件包括外套筒(7)，外套筒(7)上部活動連接有固定螺套(6)，固定螺套(6)與下試件(2)固定連接，外套筒(7)中設有內套筒(9)，且內套筒(9)上部穿插設置在固定螺套(6)中，納米級光纖位移傳感器(5)穿插設在內套筒(9)中。

3.根據權利要求2所述的一種螺栓結合面真實接觸面積測量方法，其特征在于，外套筒(7)上部設有內螺紋，固定螺套(6)下部設有外螺紋，外套筒(7)和固定螺套(6)通過螺紋連接。

4.根據權利要求2所述的一種螺栓結合面真實接觸面積測量方法，其特征在于，內套筒(9)的下部直徑大于上部直徑，內套筒(9)的下部和上部之間形成平臺，固定螺套(6)的底部和平臺之間設有彈簧(8)。

5.根據權利要求4所述的一種螺栓結合面真實接觸面積測量方法，其特征在于，通過調整組件將納米級光纖位移傳感器(5)調至測量量程范圍內具體為：通過調整外套筒(7)和固定螺套(6)之間的距離，使其壓緊彈簧(8)，通過彈簧(8)帶動內套筒(9)，進而通過內套筒(9)帶動納米級光纖位移傳感器(5)，將納米級光纖位移傳感器(5)微調至測量量程范圍內。