[發明專利]超聲螺栓預緊力測量中縱波虛擬標定曲線生成方法及系統

在審

• 申請號: 202211538149.6
• 申請日: 2022-12-02
• 公開（公告）號: CN116296053A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 范海濤;劉飛;劉陽;陳東;張雪超
• 申請（專利權）人: 內蒙古電力（集團）有限責任公司
• 主分類號: G01L25/00
• 分類號: G01L25/00;G01L5/24
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

1.一種超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法，其特征在于，所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法，包括：

步驟一，輸入待測螺栓信息，根據超聲螺栓預緊力檢測原理模型計算最優形狀因子和材料因子；

步驟二，利用夾持長度計算檢測系數，以虛擬標定曲線的形式向用戶展示；

步驟三，利用檢測系數和其對應的虛擬單縱波標定曲線測量待測螺栓的超聲螺栓預緊力。

2.如權利要求1所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法，其特征在于，所述待測螺栓信息包括夾持長度，是否變徑；

所述超聲螺栓預緊力檢測原理模型過程包括：

設螺栓的等效受力長度為l，采用自發自收的超聲激勵和接收方式，聲時差Δt與應力σ的關系為：

其中，E為螺栓材料的楊氏模量；v_l0為零應力狀態下的縱波聲速；K_l為縱波聲彈性系數；

則螺栓預緊力F為：

其中，λ為A_s為螺栓的應力截面積；

所述螺栓材料因子為：

3.如權利要求1所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法，其特征在于，所述螺栓預緊力F簡化為：

其中，λ為螺栓的形狀因子，k為檢測系數；

所述形狀因子函數為：

其中，λ_c為形狀因子常量，h為測量的夾持長度。

上式也可以總結為：

λ＝λ_s+λ_c

式中為形狀因子隨夾持長度的變量，稱之為形狀因子變量；λ_c為形狀因子常量。

4.如權利要求1所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法，其特征在于，所述檢測系數k為：

5.如權利要求1所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法，其特征在于，所述待測螺栓為非變徑螺栓，則不同夾持長度下的標定曲線k₁為萬能試驗機或扭拉機上獲得，進而通過一階線性擬合可以獲取材料因子M，形狀因子常量,進而在實際應用中獲得任意夾持長度h_下得檢測系數k；

所述待測螺栓為變徑螺栓，A_s為夾持長度h的函數，通過高階擬合的方法來獲得h和k之間的函數關系。

6.一種實施如權利要求1-5任意一項所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線方法的超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線系統，其特征在于，所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線系統包括：

采集模塊，用于樣本采集及試驗，通過多種不同規格、等級、廠家、批次的螺栓樣本，在萬能試驗機上以不同的夾持長度進行標定試驗，獲得形狀因和材料因子，系統會將獲得的形狀因子和材料因子存入至數據庫中；

輸入模塊，用于對輸入的待測螺栓信息處理，系統在使用時，用戶輸入待測螺栓的各種可獲得信息，系統會根據用戶輸入的信息，尋找出最為接近的形狀因子和材料因子；如果用戶所輸入的信息有所缺失，系統會使用其他廠家的材料因子，并對此進行適當的優化；

生成模塊，用于生成標定單縱波標定曲線，系統根據用戶輸入的螺栓信息在數據庫中查找、計算出其最優的形狀因子和材料因子，依據其用戶輸入的夾持長度自動計算出其檢測系數，并以虛擬標定曲線的形式向用戶展示，并在此待測螺栓在超聲螺栓預緊力測量時使用此檢測系數和其對應的虛擬單縱波標定曲線。

7.一種實施如權利要求1-5任意一項所述方法的超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線設備，其特征在于，所述超聲螺栓預緊力測量中單縱波虛擬標定曲線設備包括：

超聲設備下位機，用于通過有限數量的螺栓樣本，進行標定試驗，獲得縱波虛擬標定曲線算法的基礎數據；

上位機，用于對輸入待測螺栓的規格、等級、夾持長度基本螺栓信息，自動生成待測螺栓的縱波虛擬標定曲線，并根據此縱波虛擬標定曲線對下位機傳回得聲時差進行預緊力計算。