[發明專利]一種高強度螺栓預緊力的檢測方法

有效

• 申請號: 202011601838.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112747856B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 龍士國;許文宗;趙樸凡
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01L5/24
• 分類號: G01L5/24
• 代理公司: 湖南喬熹知識產權代理事務所(普通合伙) 43262
• 代理人: 安曼

本發明公開了一種高強度螺栓預緊力的檢測方法，是通過對高強度螺栓螺母進行聲學特性研究，將接收到的脈沖信號進行處理，對脈沖信號的時域信號進行歸一化處理，然后進行冪函數擬合，得出高強度螺栓預緊力與定點聲時t之間的關系，從而可根據定點聲時t得到高強度螺栓預緊力的大小。本發明所提出的高強度螺栓預緊力的檢測方法，設備輕便、檢測效率高，為高強度螺栓預緊力的檢測提供了一種方便、準確、快捷的測量方式。

技術領域

本發明涉及聲波檢測領域，具體涉及一種高強度螺栓預緊力的檢測方法。

背景技術

當前，鋼結構建筑已經大量使用在民用建筑以及廠房建設當中，鋼結構在建筑領域里展現出尤為重要的姿態。高強度螺栓連接是20世紀中葉發展起來的一種鋼結構節點連接方式。隨著結構材料性能和標準件制造能力的提高，高強度螺栓在工程中得以越來越多的應用。高強度螺栓連接的連接質量對鋼結構的穩定性尤為重要，預緊力過大時，會導致高強度螺栓強度破壞；預緊力過小時，會導致連接件松弛，因此，對于高強度螺栓預緊力的檢測顯得尤為重要。

目前在高強度螺栓預緊力的檢測方法中，聲波檢測法作為一種設備輕便、容易激發、操作方便的測量方式而被引起重視，在現有技術中，一些研究人員通過分析螺桿中的聲彈性效應，利用聲彈性理論，得出聲學參數與螺栓預緊力之間的關系，然而，此方式在進行標定實驗時未考慮實際工程中鋼板對測量結果的影響，因此，在實際工程中會產生較大誤差，另外，在實際工程中，螺桿往往被埋在構件中，很難通過此方式來獲取相應的特征參數。還有一些研究人員利用速度比法，即使用兩種不同的聲波(例如縱向波和剪切波)來獲得波速比，從而來計算螺栓荷載，然而橫波和縱波的兩個單獨的波速測量需要非常小心和精確，才能將換能器安裝在螺栓頭的表面上，并且不僅要以相同的壓力，而且應在相同的位置將傳感器壓在螺栓頭上。否則，接觸條件和測量位置的微小變化會導致波速出現重大誤差，因此，在實際工程中很難進行使用。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明提供一種高強度螺栓預緊力的檢測方法，通過直接對高強度螺栓螺母進行聲學特征研究，對獲取的聲學信息進行特定的數據處理，從而快速、穩定、精準的測量螺栓預緊力。

本發明提出的具體技術方案，包括以下步驟：

步驟a)在高強度螺栓的螺母上激發低頻應力波，使應力波接收設備接收螺母對側透射的聲波信號；

步驟b)將步驟a所得的聲波信號進行濾波處理，得到聲波信號的時域圖；

步驟c)將步驟b所得的時域信息進行小波降噪，獲取降噪后的時域波形圖；

步驟d)將步驟c提取的時域波形圖進行歸一化處理，并提取相應的定點聲時t，將螺栓預緊力與相應的定點聲時t進行冪函數擬合，得高強度螺栓預緊力與定點聲時t之間的關系；

步驟e)將實際測量得到的定點聲時t代入關系式(1)，得高強度螺栓的待測預緊力σ；

σ(t)＝at^b (1)

其中，a,b為常數，通過計算機擬合而得。

步驟a)中低頻應力波為縱波。

上述低頻應力波的頻率范圍選自4kHz～10kHz。

與現有技術相比，本發明提供的一種高強度螺栓預緊力檢測方法，是通過對高強度螺栓螺母進行聲學特性研究，將接收到的聲波信號進行處理，從時域圖中提取一種時域信號作為聲學特征參數，將該參數定義為定點聲時t，再將定點聲時t對應的時域信號進行歸一化及冪函數擬合，得出高強度螺栓預緊力與定點聲時t(第一波谷所對應的聲時)之間的關系，從而可根據定點聲時t得到高強度螺栓預緊力的大小。