[發(fā)明專利]基于FBG傳感器檢測螺栓連接結(jié)合面面壓的標定方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810867308.4 | 申請日： | 2018-08-02 |
| 公開（公告）號： | CN109186823B | 公開（公告）日： | 2020-08-14 |
| 發(fā)明（設計）人： | 孫清超;李小冬;孟亮國;袁博 | 申請（專利權(quán)）人： | 大連理工大學 |
| 主分類號： | G01L1/24 | 分類號： | G01L1/24;G01L11/02 |
| 代理公司： | 大連理工大學專利中心 21200 | 代理人： | 溫福雪;侯明遠 |
| 地址： | 116024 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 fbg 傳感器 檢測 螺栓 連接 結(jié)合 面面 標定 方法 | ||
本發(fā)明屬于連接件結(jié)合面壓力檢測技術(shù)領域，基于FBG傳感器檢測螺栓連接結(jié)合面面壓的標定方法。該方法是在使用基于FBG傳感器的螺栓緊固結(jié)合面面壓檢測方法的基礎上，結(jié)合具體實驗參數(shù)設計出一套完整的標定方法，包括等效環(huán)形被連接件、被連接件上FBG傳感器埋設槽以及整個標定過程的設計。解決了同時檢測結(jié)合面處多點面壓或者結(jié)合面情況較為復雜情況下標定過程比較繁瑣且難于控制的問題，標定過程更為簡單而且極大的提高了標定效率，使得這種結(jié)合面壓力檢測方法得到更廣泛的應用。
技術(shù)領域
本發(fā)明屬于連接件結(jié)合面壓力檢測技術(shù)領域，具體的為一種基于FBG傳感器檢測螺栓連接結(jié)合面面壓的標定方法。
背景技術(shù)
在進行工程重大裝備零部件組裝以及高精密零件裝配時，常用到螺栓連接，但是一直以來螺栓預緊力以及連接結(jié)合面壓力都難以精確控制，結(jié)合面上壓力控制不準確以及安裝后結(jié)合面壓力分布不均勻，都會嚴重影響連接的剛度及設備的整體性能，在重大裝備裝配中，如航空發(fā)動機中的高壓、低壓渦輪軸，高壓壓氣機盤鼓等零件中存在大量的螺栓連接，精確控制連接面壓力大小以及分布均勻性可以有效提高設備性能。因此，在這些重大裝備裝配中，獲得一種測量準確可靠、能夠用于實際的結(jié)合面壓力檢測方法就顯得尤為重要。
隨著高端裝備的發(fā)展及日益的精量化，實現(xiàn)對結(jié)合面參數(shù)的準確檢測尤為迫切，不僅要求掌握壓力的分布規(guī)律更要實現(xiàn)壓力大小的精準檢測。目前，在螺栓連接中已有超聲檢測法、薄膜法等進行結(jié)合面壓力的檢測與分析，超聲檢測法能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)合面接觸面積、壓力分布等參數(shù)直接進行無損檢測，但是其易受噪聲影響，而且檢測精度低嚴重限制了這種方法的應用；采用薄膜傳感器法可以實時檢測結(jié)合面壓力，但是很難應用于實際情況，薄膜傳感器無法取出，而且可能對連接產(chǎn)生影響，無法進行標定，以上方法均存在各自應用中的局限性。
針對以上檢測手段的弊端，基于FBG傳感器檢測螺栓連接結(jié)合面面壓的方法有其獨特的優(yōu)點，噪聲等外界因素對FBG傳感器的檢測影響很小，而且其直接檢測應變量大小，精度較高，很大程度提高了檢測精度；其能夠在對結(jié)合面破壞極小的情況下，有效檢測出結(jié)合面壓力的具體值，避免了在結(jié)合面處嵌入壓力傳感器的弊端。但是要同時檢測結(jié)合面處多點面壓或者結(jié)合面情況較為復雜時，標定過程就會比較繁瑣且難于控制，嚴重限制了這種方法的應用。本發(fā)明是基于這種結(jié)合面面壓檢測方法提出了一種合理、可靠的標定方法，使標定過程更為簡單而且極大的提高了標定效率，使其應用更加方便。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對一種基于FBG傳感器的螺栓連接結(jié)合面面壓檢測方法，發(fā)明了一種方便而且可靠的應變-結(jié)合面壓力標定方法。該方法是在使用基于FBG傳感器的螺栓緊固結(jié)合面面壓檢測方法的基礎上，結(jié)合具體實驗參數(shù)設計出一套完整的標定方法，包括等效環(huán)形被連接件、被連接件上FBG傳感器埋設槽以及整個標定過程的設計。解決了同時檢測結(jié)合面處多點面壓或者結(jié)合面情況較為復雜情況下標定過程比較繁瑣且難于控制的問題，標定過程更為簡單而且極大的提高了標定效率，使得這種結(jié)合面壓力檢測方法得到更廣泛的應用。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
基于FBG傳感器檢測螺栓連接結(jié)合面面壓的標定方法，步驟如下：
(1)等效環(huán)形被連接件尺寸的確定
FBG傳感器埋設槽的位置確定在環(huán)形被連接件的半徑中點處，方向垂直與所在的半徑，先確定臨界粘貼長度(CAL)：
CAL＝lc＝9.24/k (1)
其中：D是埋設槽寬度；Gc是膠體剪切模量；rg是裸光纖半徑；Eg是光纖彈性模量；rm-rg是光纖與基體之間膠體厚度；
再確定等效環(huán)形被連接件的半徑尺寸R：
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