[發明專利]一種基于FBG傳感器的螺栓緊固結合面面壓檢測方法

有效

• 申請號: 201810867295.0
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN109186822B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 孫清超;李小冬;林清源;穆曉凱
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種基于FBG傳感器的螺栓緊固結合面面壓檢測方法，將螺栓緊固結合面面壓轉化為FBG傳感器的應變：基于埋入式FBG傳感器的應變傳遞理論確定FBG傳感器埋設槽尺寸及位置；基于單螺栓連接結合面壓力分布理論確定結合面測點位置的壓力，實時對應應變及壓力值完成標定，實現結合面面壓的精準檢測，其特征在于，具體設計方法如下：

(1)FBG傳感器埋設槽尺寸的確定

根據FBG傳感器的平均應變傳遞率，再結合實際光纖封裝工藝及加工工藝，最終確定FBG傳感器埋設槽尺寸；

FBG傳感器的平均應變傳遞率為：

其中：D是埋設槽寬度，H是埋設槽高度，H＝D；G_c是膠體剪切模量；r_g是裸光纖半徑；E_g是光纖彈性模量；r_m-r_g是光纖與基體之間膠體厚度；L是FBG傳感器粘貼長度的一半；

當FBG傳感器的粘貼長度一定時，參數k的影響因素即確定FBG傳感器的平均應變傳遞率，以接近1為目標確定參數，以實際加工精度和光纖封裝工藝為前提，即確定FBG傳感器埋設槽尺寸；

(2)FBG傳感器埋設槽位置的確定

以FBG傳感器的臨界粘貼長度和單螺栓連接結合面壓力分布理論確定FBG傳感器的埋設槽位置，所選位置開設的FBG傳感器埋設槽長度必須達到FBG傳感器的臨界粘貼長度；根據單螺栓連接結合面壓力分布理論，結合面上沿被連接件徑向壓力滿足四次曲線分布，FBG傳感器埋設槽處結合面壓力被破壞，但為保證四次曲線分布信息的完整，結合FBG傳感器的臨界粘貼長度和單螺栓連接結合面壓力分布理論限制FBG傳感器埋設槽的位置；

FBG傳感器的臨界粘貼長度CAL為：

CAL＝l_c＝9.24/k (3)

根據公式(3)，計算出FBG傳感器的臨界粘貼長度，結合單螺栓連接結合面壓力分布理論的要求，確定FBG傳感器埋設槽位置；

根據確定的FBG傳感器埋設槽尺寸及位置，封裝好FBG傳感器即測得螺栓緊固結合面處的應變值；

(3)FBG傳感器測點位置結合面接觸壓力的確定

基于單螺栓連接結合面壓力分布理論，結合面接觸壓力沿徑向滿足四次曲線分布，如下式：

p_n(r)＝c₄r⁴+c₃r³+c₂r²+c₁r+c₀ (4)

式中：c_i，i＝0,1,...,4為未知參數；r為所在半徑上任意點到螺栓中心的距離。