CN112033597B - 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法 - Google Patents

高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112033597B
CN112033597B CN202010861311.2A CN202010861311A CN112033597B CN 112033597 B CN112033597 B CN 112033597B CN 202010861311 A CN202010861311 A CN 202010861311A CN 112033597 B CN112033597 B CN 112033597B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bolt
value
axial force
bolts
strength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010861311.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112033597A (zh
Inventor
顾富斌
曹博
田锋
赵阳
邸小慧
李坤
杨龙
朱绪祥
沈宇平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Phaserise Technology Co ltd
Beijing Goldwind Smart Energy Service Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Phaserise Technology Co ltd
Beijing Goldwind Smart Energy Service Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Phaserise Technology Co ltd, Beijing Goldwind Smart Energy Service Co Ltd filed Critical Suzhou Phaserise Technology Co ltd
Priority to CN202010861311.2A priority Critical patent/CN112033597B/zh
Priority to PCT/CN2020/119333 priority patent/WO2022041398A1/zh
Priority to US18/023,076 priority patent/US20230221198A1/en
Priority to EP20951066.8A priority patent/EP4206636A1/en
Publication of CN112033597A publication Critical patent/CN112033597A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112033597B publication Critical patent/CN112033597B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/25—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons
    • G01L1/255—Measuring force or stress, in general using wave or particle radiation, e.g. X-rays, microwaves, neutrons using acoustic waves, or acoustic emission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • G01L5/246—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed using acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L25/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring force, torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/07—Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • F16B2031/022—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load using an ultrasonic transducer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/023—Solids
    • G01N2291/0234—Metals, e.g. steel

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，包括：将同一检测区域的多个螺栓编号；在设备数据库中查找规格数据全部或者部分相同的螺栓的超声横波纵波声时在零应力状态下的初始比值R0的校准经验值R0e，或者螺栓拉力随横波纵波声时比值的变化斜率k的校准经验值ke；测量多个高强螺栓的超声波横波纵波声时比值Ri；获取预紧轴力值，使用预紧轴力值代替多个螺栓的拉力平均值，计算得到校准的另一参数ke或R0e；根据校准的参数ke和R0e计算螺栓的轴力。该方法使用预紧轴力值代替多个样本的轴力平均值，校准R0或k，不需要通过拉力机就可以进行校准，可以快速挑选出轴力较低以及轴力较高的螺栓。

Description

高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法
技术领域
本发明涉及螺栓轴力检测技术领域，具体地涉及一种高强螺栓轴力的超声双波快速校准检测方法。
背景技术
高强螺栓在很多工业领域有大量的应用，比较典型的大批量应用领域包括风电风机塔筒和叶片的固定，高速铁路铁轨与轨枕的固定，以及公路桥梁桥梁部件的连接等等。
以风电风机为例，风机的支撑一般采用塔筒进行支撑，塔筒安装结构的稳定性影响着风机的使用寿命。风机使用了大量的高强螺栓，一台风机一般包含至少6个以上的法兰面，每个法兰面包含大约100根量级的高强螺栓。风机高强螺栓的轴力(轴向力)或者说拉力以及拉力分布与风机的安全和可靠性息息相关。风机的每个叶片与轮毂也大多用一个法兰面的高强螺栓连接。这样一台风机使用的高强螺栓数量在1000颗数量级。
以高速铁路铁轨为例。高速铁路一般都采用无砟轨道，这种轨道一般使用高强螺栓将铁轨锁定在钢筋混泥土的轨枕上，通常轨枕的间距是40公分，每根轨枕上至少4颗螺栓，这样每公里高速铁路就有上万颗螺栓。
高强螺栓在施工时一般是用力矩扳手将螺栓锁紧，每个螺栓都被打到预期的力矩值。由于力矩值可以被力矩扳手控制在一定的范围，人们通常假设螺栓轴力值也会控制在一定的范围。
在假设力矩值与轴力值存在固定的线性关系时，螺栓被打到一定的力矩值我们就认为螺栓达到了一定的轴力值。但是通常螺栓的轴力值与力矩值的关系并不是线性关系，或者是线性关系但是线性系数变化较大。由于不可能对每颗螺栓都校准力矩值和轴力值之间的线性系数，通常在施工过程中人们选取一个认为合理的或者同批次其它螺栓校准过的线性系数。高强螺栓重复使用时有可能会影响这种线性关系，行业内标准甚至通常因为这个原因禁止高强螺栓重复使用。所以力矩的平均值与轴力值的平均值可以有很好的以至于非常地准确的对应关系。但是轴力值与力矩值的概念不同，高强螺栓被扭矩扳手施工以后，轴力值的分布均方差通常远远大于力矩值的分布均方差。高强螺栓还有一种施工方法，叫做拉伸施工法，这种方法施工的轴力平均值可以很好地给出，但是轴力分布均方差依然较大，通常会达到扭矩扳手施工方法的一半左右。不管是哪种施工方法，施工过后，施工方和监督检验方都只知道施工过后的同一批次大量螺栓平均轴力是多少，对于每个具体的螺栓的轴力，以前工程施工或者监督检测方都没有什么比较成熟可靠和快速经济的方法来判定。
由于对每颗螺栓轴力值的不确定，风机安装后通常每半年到几年就会被重新打一次螺栓力矩，这个过程耗费了大量的人力成本，但是并没有从根本上解决相关的安全问题。而且由于不知道螺栓的真实轴力状态，正常轴力范围的螺栓被再次加打力矩时可能会减少螺栓的使用寿命。铁路上的螺栓轴力目前也没有好的检测手段，以至于高速铁轨为了安全按照一定的时间周期直接报废换新，这无疑增加了成本。公路桥梁上的螺栓轴力也缺乏有效的检测监测手段，通常是采用振动传感器检测监测桥梁局部过大的振动来推断和怀疑周边螺栓轴力异常。而且即使是怀疑轴力异常后在工程上的补救方法也是用扭矩扳手将螺栓按扭矩拧紧而不是将轴力打到预设值。
所以对高强螺栓的直接轴力检测非常重要。超声双波应力检测方法可以在不知道螺栓原始长度的情况下检测出螺栓的应力(拉力或者轴力)，这种方法可以精确直接地检测高强螺栓的轴力状态。但是有时候受限于高强螺栓轴力超声双波检测所需要的效率，工程应用中通常只是抽检一批次或者同一个法兰面的少部分螺栓，比如说只抽检5％的螺栓，这样的抽检面临着潜在的漏检重要螺栓的危险。所以提高高强螺栓超声双波检测的速度有重要的工程实用价值。而超声双波轴力检测花费的时间中使用拉力机对螺栓进行校准占据了非常大的比例。
超声波双波应力检测时，螺栓拉力F与超声波横波声时与纵波声时的比值R在一阶近似下有如下关系：：
F＝k(R-R0) (1)
式中，R0是超声波横波的声时与纵波的声时的零拉力状态下的初始比值。k是比例常数。这个公式中出现了2个常数k和R0，通常这2个常数需要拉力机来对同一批次的螺栓进行校准来获得。拉力机是一种可以提供螺栓设定拉力的液压机械装置，通过设定一组不同的拉力值，测试出公式(1)中的不同的超声波测量值R，这样就校准了公式(1)中对该螺栓的两个常数k和R0。有时具体应用中同一批次同一规格的螺栓都会预留一些作为备件，这样我们可以将这些备件作为样品在拉力机上对公式(1)中的常数进行校准，并且应用于与该备件同批次的螺栓。通常拉力机体积庞大、适合单独固定放置在有温度和湿度控制的实验室里面，离高强螺栓的实际使用的地理位置比较遥远。比如说风电场一般就建设在风资源丰富的位置也是比较偏远的地方，所以从风电场拿备件螺栓到拉力机上去校准是非常费时费力费成本的。
但是有时候现场工程应用时并没有准备多余的同批次同规格的新螺栓用于在拉力机上校准。这样就只能依靠数据库或者经验对公式(1)中2个系数进行校准；常数k与螺栓的材料性能以及夹持长度比有关，对高强螺栓来说，可以建立丰富的数据库来相对精确地确定检测现场的螺栓的k值。R0值的测量则复杂很多，它除了跟螺栓的材料参数相关以外，还跟螺栓的几何形状有关。其影响因素包括螺栓的材质类型、材质致密性、材质的组织结构、螺栓的规格、螺栓六角头上的字体厚度或者深度、螺栓六角头上的字体布局、螺栓六角头上的具体的文字、螺杆端面的顶针孔、螺杆端面的不平整度、螺纹的长度等等因素都有关。所以不同厂家的螺栓有可能会得出不同的R0值，这取决于测量设备的软硬件在多大程度上剔除了以上的影响因素。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，该方法使用预紧轴力值代替多个样本的轴力平均值，校准在零应力状态下的超声横波纵波声时初始比值，或者螺栓拉力随横波纵波声时比值的变化斜率，不需要通过拉力机就可以进行校准，可以快速挑选出轴力较低以及轴力较高的一些螺栓。
本发明的技术方案是：
一种高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，包括以下步骤：
S01：将同一检测区域的多个高强螺栓编号；
S02：在设备数据库中查找规格数据全部或者部分相同的高强螺栓的超声横波纵波声时在零应力状态下的初始比值R0的校准经验值R0e，或者螺栓拉力随横波纵波声时比值的变化斜率k的校准经验值ke；
S03：测量多个高强螺栓的超声波横波纵波声时比值Ri；
S04：获取预紧轴力值，使用预紧轴力值代替多个高强螺栓的拉力平均值，计算得到校准的另一参数ke或R0e；
S05：根据校准的参数ke和R0e计算高强螺栓的轴力。
优选的技术方案中，所述步骤S02中在设备数据库中查找之前，先判断同一检测区域是否有同批次多余的没有安装的新高强螺栓，若有，将该多个螺栓的超声横波纵波声时在零应力状态下的初始比值R0的平均值作为校准经验值R0e；否则，在设备数据库中查找。
优选的技术方案中，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据全部相同的高强螺栓的斜率k的校准经验值ke，则
Figure BDA0002648235200000041
其中，
Figure BDA0002648235200000042
为测量的多个高强螺栓的超声波横波声时与纵波声时的比值Ri的平均值，i为螺栓编号，Fp为预紧轴力值。
优选的技术方案中，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据全部相同的高强螺栓的初始横纵波声时比值R0的校准经验值R0e，则
Figure BDA0002648235200000043
优选的技术方案中，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据部分相同的高强螺栓的斜率k的校准估计值ke’，则初始比值R0的校准估计值
Figure BDA0002648235200000044
计算高强螺栓的轴力估计值
Figure BDA0002648235200000045
其中Δke是ke的相对误差。
优选的技术方案中，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据部分相同的高强螺栓的初始横纵波声时比值R0的校准估计值R0e’，则斜率k的校准估计值
Figure BDA0002648235200000046
计算高强螺栓的轴力估计值
Figure BDA0002648235200000047
其中，
Figure BDA0002648235200000048
是Ri平均值
Figure BDA0002648235200000049
与R0e实际真值之差的无量纲相对偏差值。
优选的技术方案中，所述步骤S05还包括，当计算的高强螺栓的数量n大于一定数值时，判断测量得到的螺栓轴力值是否小于在Fp设定偏差范围内，若是，则为合格，反之，为不合格。
优选的技术方案中，所述规格数据包括规格型号、长度、螺纹长度、螺母厚度、螺母位置、螺栓头厚度以及螺栓材料。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明对实际工程应用的好处是非常明显的。首先本发明免去了繁复费力的拉力机校准程序，极大地提高了检测效率，降低了成本。其次本发明利用了中心极限定理通过一定数量的样本保证了能够得到精确的个体螺栓轴力值。再其次本发明还能够得到精确的螺栓相对轴力分布，这是因为本发明是用同批次的螺栓样本来校准其它同批次的螺栓，即使是存在某种未知的系统性的误差，比如说整体偏高或者整体偏低的系统性误差，这种误差也不影响所有螺栓轴力的相对大小。
2、本发明能够较精确地测量出同批次螺栓轴力值的分布这个优点对快速大规模的预筛查检测非常重要，对节约工程成本有重大的意义。有时候相对轴力分布比各个螺栓准确的轴力更加重要，这是因为螺栓断裂这种公认最为致命的情况通常是有先兆的，即螺栓拉力出现问题，螺栓拉力出现问题的先兆是螺栓轴力分布不均出现异常。本发明对于快速挑选出轴力较低以及轴力较高的一些螺栓非常有效。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1是本发明高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法的流程图；
图2是本发明风机塔架法兰M36螺栓轴力检测值的示意图；
图3是本发明另一风机塔架法兰M36螺栓轴力对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1所示，一种高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，包括以下步骤：
S01：将同一检测区域的多个高强螺栓编号；
S02：在设备数据库中查找规格数据全部或者部分相同的高强螺栓的超声横波纵波声时在零应力状态下的初始比值R0的校准经验值R0e，或者螺栓拉力随横波纵波声时比值的变化斜率k的校准经验值ke；
S03：测量多个高强螺栓的超声波横波的声时与纵波的声时的比值Ri；
S04：获取预紧轴力值，使用预紧轴力值代替多个高强螺栓的拉力平均值，计算得到校准的另一参数ke或R0e；
S05：根据校准的参数ke和R0e计算高强螺栓的轴力。
在风机高强螺栓安装施工以前，力矩扳手厂商、螺栓拉伸器厂商或者施工方应该预期或者工艺实验校准过施工过后同一批次螺栓的平均轴力。螺栓施工后，所有螺栓的轴力呈现正态分布，而正态分布的平均值则是施工前要求的预紧轴力值。这种螺栓轴力平均值即是预紧轴力值的对应关系在当同批次的螺栓数量达到一定数量，比如30颗螺栓以上时可以由中心极限定理来保证。
力矩扳手对每一颗螺栓有一个施工的力矩误差，该误差呈现正态分布，把平均值记为
Figure BDA0002648235200000061
均方差记为δM。这两个参数可以由施工时用的力矩扳手厂商提供。对目前市场上精度控制较高的力矩扳手，
Figure BDA0002648235200000062
的精度一般可以达到1％到3％之间，也就是说力矩扳手每次打螺栓，都有68％的概率使得显示的力矩值与实际的力矩值相差不到1％到3％区间的某一个数。在力矩扳手施工预紧轴力后对应的每根螺栓的拉力平均值为预紧轴力Fp，均方差为δFp。这两个数值可以由螺栓施工工艺设计单位提供。在工程应用中，施工后的
Figure BDA0002648235200000063
一般会比
Figure BDA0002648235200000064
大很多，但是最大不会达到
Figure BDA0002648235200000065
的10倍，也就是说不超过30％。从另一个角度来说，预紧轴力Fp一般在螺栓屈服强度的70％，
Figure BDA0002648235200000066
达到30％的话意味着会出现螺栓达到屈服强度或者几乎完全松弛的两种状态，这在实际工程应用的状况中出现的概率是非常低的。实际工程应用中
Figure BDA0002648235200000067
一般可以认为不超过10％，所以这里用30％作为
Figure BDA0002648235200000071
的上限是完全能够反映和满足实际工程施工的状况的。
根据中心极限定理，随机选取一定数量的施工后的同批次螺栓，其拉力平均值
Figure BDA0002648235200000072
呈现正态分布，均方差或者标准差为δF。随着随机选取螺栓的数量增大，标准差δF越来越小，平均值
Figure BDA0002648235200000073
越来越接近真实的所有螺栓的轴力平均值Fp。假设选取了n个螺栓，根据中心极限定理平均值
Figure BDA0002648235200000079
的标准差δF为：
Figure BDA0002648235200000074
通常样本n达到30个就可以认为满足工程实用。如果n＝30，则
Figure BDA0002648235200000075
也就是说，30根螺栓拉力的平均值与所有螺栓的实际平均值，也就是预紧轴力Fp之差不会超过5％。
如果高强螺栓施工用的是拉伸法而不是力矩法，通常
Figure BDA0002648235200000076
比扭矩法小一半。这样的话如果n＝100，公式(2)可以得出
Figure BDA0002648235200000077
以风机法兰为例，通常一个法兰面的螺栓就有100多颗，所以n取到100的量级在工程应用中也是可行的。以高铁无咋轨道高强螺栓为例，通常1公里的长度可以有上万颗螺栓，所以n取到10000的量级在工程应用中也是可行的。总之，在实际工程应用中，n的取值通常可以取到至少30以上来保证本发明提及的中心极限定理可靠地发生作用，有时候还可以取到更高更好的数值比如100甚至10000。
在高强螺栓双波应力检测之前，如果对公式(1)中的某一个参数比较不确定，可以不通过使用拉力机就能够将这个参数控制在一个比较小的波动范围以内。比如说如果在检测之前查数据库得到公式(1)的斜率k经验值为ke，但是对R0不确定，则公式(1)可以改写为：
Figure BDA0002648235200000078
然后选取不少于30根螺栓测量得到公式(3)中的30个R值，记为Ri。对不少于30根螺栓利用公式(3)求期望值或者平均值：
Figure BDA0002648235200000081
由于样本轴力平均值与总体样本的轴力值也就是预紧轴力值相差不大，(4)式中的轴力平均值可以用预紧轴力值代替。也就是：
Figure BDA0002648235200000082
这里R0e定义为经验初始横纵波声时比值。根据中心极限定理，R0e服从正态分布。30个样本得出的R0e值与整个批次螺栓的实际校准的R0值的平均值相差不大。将(5)式代入(1)式有：
Fi＝ke(Ri-R0e) (6)
这里的下标i表示所有测量的螺栓的标号，包括前面选取的不少于30颗的螺栓。下标e表示选取的校准经验值。
由于R值和R0值的测量包含了很多相同的影响因素，所以公式(1)中两者相减可以消除一些影响测量准确性的共同因素，这进一步地提高了公式(1)中螺栓拉力F的测量准确性，从而进一步提高了公式(6)的可靠性，因为公式(6)中的R0e的校准是通过多次测量的R值来进行的。
假如在高强螺栓双波应力检测之前，对公式(1)中的R0提前校准过或者认为这个参数的取值范围非常可靠，比如R0的经验取值为R0e，但是对公式(1)中的斜率k的取值并不是很有把握，这种情况下可以把公式(1)改写为：
Figure BDA0002648235200000083
然后选取不少于30根螺栓测量得到公式(7)中的30个R值，记为Ri。对不少于30根螺栓利用公式(7)求期望值或者平均值有：
Figure BDA0002648235200000084
由于样本轴力平均值与总体样本的轴力值也就是预紧轴力值相差不大，(8)式中的轴力平均值可以用预紧轴力值代替。也就是：
Figure BDA0002648235200000091
这里ke定义为校准k值或者经验k值。根据中心极限定理，ke服从正态分布。30个样本得出的ke值与整个批次螺栓的实际校准的k值的平均值相差不大。将(9)式代入(1)式有：
Fi＝ke(Ri-R0e) (10)
这里的下标i表示所有测量的螺栓的标号，包括前面选取的不少于30颗的螺栓。下标e表示校准的经验值。
假如在高强螺栓双波应力检测之前，对该规格和类型的螺栓没有做对公式(1)中的k值和R0e值的拉力机校准，以至于在数据库中没有对应的完全一致的螺栓规格数据，可以在数据库中寻找一个规格相近的螺栓的数据填入公式(1)之中。比如从数据库中选取一个相近规格螺栓的斜率值ke’，假设ke’与真值ke之间有10％的误差，由这个估计的斜率值计算出来的螺栓轴力估计值与真值的差别要远远小于10％。证明如下：
假设估计的k值ke’与真值ke之间有关系式
Figure BDA0002648235200000092
Δke是估计值与实际真值之间的差值相对比值，在螺栓经验数据库中相近规格的螺栓之间公式(1)中的斜率k通常不会有超过10％的误差，也就是说Δke通常小于10％。把它代入到公式(5)中得到由有误差的k值ke’计算出来的有误差的横波纵波声时比初值R0e’，
Figure BDA0002648235200000093
将公式(12)代入到公式(1)中得到计算有估计偏差的螺栓轴力值Fi’为：
Figure BDA0002648235200000094
如果ke’没有误差，则(13)式变为：
Figure BDA0002648235200000095
假设：
Figure BDA0002648235200000101
Fi＝Fp(1+δ) (16)
其中，ΔFi是计算估计轴力值Fi’与真实轴力值Fi之间的相对误差。δ是真实轴力与平均轴力值之间的相对偏差值。
联合公式(13)到(16)解得：
Figure BDA0002648235200000102
通常在以前的工程应用中螺栓轴力真实值Fi在轴力平均值也就是预紧力Fp附近20％的都算作合格，这样当δ＝±0.2时，公式(17)中的系数
Figure BDA0002648235200000103
公式(17)可以整理为：
Figure BDA0002648235200000104
也就是说当估计的公式(1)中的斜率k值与真实值有10％的相对误差时，经过这个有误差的斜率ke’值得出的测量轴力值Fi’与真实值Fi的相对误差有可能大幅低于斜率的相对误差10％。比如当真实的轴力值在预紧力值附近±20％时，测量出来的螺栓轴力值与真实值只相差-2.5％到1.7％之间，这个误差在工程应用中是比较小的。
假设测量值Fi’是平均值Fp的x倍，即：
F'i＝xFp (19)
联合公式(15)、(16)、(17)和(19)有：
Figure BDA0002648235200000105
这是一个关于x的单调函数，也就是说测量出的Fi’值越大，x就越大，则真实值Fi就越大；测量值Fi’偏离平均值Fp越大，则真实值Fi偏离平均值Fp就越大。这样如果测量出的轴力值Fi’不在以Fp为中心的合格的预设范围之内，加上一定的容忍误差，则可以预期真实的轴力值Fi也不在合格预设范围之类。
以Δke＝0.1举例说明如下：假如实际应用客户规定Fi低于80％Fp或者高于120％Fp为不合格，则x取值为低于78％或者高于122％时Fi为不合格。x取82％到118％为合格。x取值为78％到82％之间，以及x取118％到122％之间可以设置为预报警。在测试值偏离Fp很大的极端情况下，比如当螺母几乎完全松弛，x值取值在0附近时，由公式(20)得出的真实值Fi为
Figure BDA0002648235200000111
即螺栓几乎完全松弛的情形最大测量误差为11％Fp。根据预设的轴力合格规则，这些测量值偏离Fp很大的极端情况根据判别规则被判定为不合格。所以在以前的工程应用中，本发明的合格和不合格的测量判据理论上不会造成重大漏判，这对实际工程应用是非常重要的。
同样的道理，假如在高强螺栓双波应力检测之前，对该规格和类型的螺栓没有做对公式(1)中的k值和R0值的拉力机校准，以至于在数据库中没有对应的完全一致的螺栓规格数据，可以在数据库中寻找一个规格相近的螺栓的R0数据填入公式(1)之中。比如说从数据库中选取一个相近规格螺栓的R0值具体为R0e’，假设R0e’与真值R0e之间有误差，在用这个估计的R0e’值和公式(9)校准ke值后将会得到螺栓轴力测量值与真实值的差别会在工程应用能够容忍的合理范围之内。
举例说明如下：在数据库中找到一个螺栓规格相近的公式(1)中的R0值具体为R0e’，R0e’与真实值R0e之间的关系为：
Figure BDA0002648235200000112
ΔR0e是Ri平均值与R0e估计值之差，以及Ri平均值与R0e实际真值之差的无量纲相对偏差值。在实际工程应用中以及建立的螺栓经验数据库来看，相近规格的螺栓之间公式(21)中ΔR0e通常不会超过15％。由公式(9)从估计的初始值R0e’得到估算的k值ke’为：
Figure BDA0002648235200000113
将公式(22)代入到公式(1)中得到计算有偏差的螺栓轴力值Fi’为
Figure BDA0002648235200000114
如果R0e’没有误差，则(23)式变为：
Figure BDA0002648235200000121
又假设:
Figure BDA0002648235200000122
Fi＝Fp(1+δ) (26)
其中，ΔFi是测量计算出的估计轴力值Fi’与真实轴力值Fi之间的相对误差。δ是真实轴力与平均轴力值之间的相对偏差值。
联合公式(21)、(23)、(24)、(25)和(26)得到：
Figure BDA0002648235200000123
这个公式(27)与前面公式(17)只相差一个系数
Figure BDA0002648235200000124
不难看出这个系数的数值近似在1附近。所以如果公式(27)中的ΔR0e与公式(17)中的Δke相近时，在工程上公式(27)与公式(17)给出的精度或者误差是相近的，实际上在工程应用中这两个公式给出的误差也是相近的。公式(1)中的R0e的理论值只跟材料有关，在1.830附近；在工程应用中，这个数值因为螺栓表面有字体烙印以及涂有防腐漆等多种因素测量值会有所偏离。即便如此如果直接取R0e’＝1.830，实际工程应用中公式(21)中的ΔR0e绝对值基本上都在15％以内，从而公式(27)中的ΔFi在预紧力左右20％以内的测量误差不超过5％。
这样就证明了按照本发明提出的方法，即使公式(1)中的一个参数有估计误差，用本发明方法校准公式(1)中的另一个参数以后，最后测量出的螺栓轴力与真实的轴力之差相对值远远低于参数估计值的相对误差。即使是利用经验数据库取一个相近的预估参数，可以在工程应用上不需要拉力机校准就得到工程上精度可靠的螺栓轴力合格以及不合格的检测判据。
本发明对实际工程应用的好处是非常明显的。首先本发明免去了繁复费力的拉力机校准程序，极大地提高了检测效率，降低了成本。其次本发明利用了中心极限定理这个通用的原理通过一定数量的样本保证了能够得到精确的个体螺栓轴力值。再其次本发明还能够得到精确的螺栓相对轴力分布，这是因为本发明是用同批次的螺栓样本来校准其它同批次的螺栓，即使是存在某种未知的系统性的误差，比如说整体偏高或者整体偏低的系统性误差，这种误差也不影响所有螺栓轴力的相对大小。
能够较精确地测量出同批次螺栓轴力值的分布这个优点对快速大规模的预筛查检测非常重要，对节约工程成本有重大的意义。有时候相对轴力分布比各个螺栓准确的轴力更加重要，这是因为螺栓断裂这种公认最为致命的情况通常是有先兆的，即螺栓应力或者拉力出现问题，螺栓拉力出现问题的先兆是螺栓轴力分布不均出现异常。以风机为例，风机一个法兰面的连接螺栓通常会有上百个，真正决定整体连接质量的是少数一些轴力非常低或者非常高的螺栓，也就是说风机的安全性更多地取决于一个法兰面螺栓轴力的分布均匀状态，而并不取决于某一颗具体螺栓的轴力。本发明对于快速挑选出轴力最低以及轴力最高的一些螺栓非常有效。以高速铁路铁轨的铰接螺栓为例，前面提及到的每公里上万颗螺栓中，只有那些拉力过大易造成断裂的螺栓以及拉力过小松弛的螺栓才对安全是最致命的，这些断裂的螺栓或者松弛的螺栓还会增加旁边螺栓的负担使旁边的螺栓轴力有可能变得非常高，如果长时间不养护甚至会造成螺栓断裂。这样快速找出一段铁轨中轴力偏低或者偏高的螺栓，也就是检测一段铁轨中螺栓轴力的分布状态就非常重要。而本发明恰好可以很好地快速地做到这一点。
下面结合具体的实施例进行进一步的说明。
实施例1：
在这个实施案例中，用电磁超声双波设备测量一个2.5MW风机的一个塔筒法兰面螺栓，该塔筒法兰面螺栓的螺栓规格为M36，总共有136颗。当准备测量这个法兰面螺栓时，发现这个法兰面的螺栓规格型号、长度、螺纹长度、螺母位置、螺栓头厚度以及螺栓材质等与设备自带的经验数据库中的一种规格的螺栓比较吻合，可以利用设备数据库里面的螺栓中对应公式(1)的k值作为校准的k值或者经验k值，记为ke。但是发现该法兰面的螺栓并没有同批次的多余的没有安装的新螺栓供我们测量校准初值R0，而且该批次螺栓六角头正中心打有阳文标记、螺杆端面有顶针孔，这些因素对推算初值R0不利，可以按照公式(5)来评估经验初值或者校准初值R0。具体的操作步骤如下：
1、将同一批次或者同一法兰面的螺栓编号，至少编号30个，如果更多更好。
2、从设备自带的数据库中选取一个高强螺栓通常用到的R0值作为初始R0值，记为R0e。
3、测量第一颗螺栓的R值，记为R1。根据公式(6)计算第一颗螺栓的拉力F1。
4、重复步骤3，得到第2颗螺栓的R值，记为R2。根据公式(5)更新R0e，重新根据公式(6)计算第1根螺栓和第2根螺栓的拉力F1、F2。
5、重复步骤4，得到第3颗螺栓的R值，记为R3。根据公式(5)更新R0e，重新根据公式(6)计算第1根螺栓、第2根螺栓和第3根螺栓的拉力F1、F2和F3。
6、重复步骤4，以此类推，得到第n颗螺栓的R值，记为Rn。根据公式(5)更新R0e，重新根据公式(6)计算第1根螺栓、第2根螺栓以至第n根螺栓的拉力F1、F2…Fn。
在这一个案例中，每颗螺栓的检测时间从放置探头到得到检测数据不超过15s钟。每颗螺栓检测完成后以上根据公式(5)和(6)的更新计算都由设备自带软件自动在毫秒量级的时间内完成。该实施例的最后检测案例相关图形见图2，由图2可以清楚地知道哪几颗螺栓轴力最低，甚至低于报警值；哪几颗螺栓轴力最高，甚至高于报警值。
实施例2：
当准备测量一个法兰面的螺栓，发现这个法兰面的螺栓有同批次的多余的没有安装的新螺栓供测量校准初值R0，如果至少有4颗螺栓，可以以这4颗螺栓的初值平均值作为校准的螺栓初值R0，记为R0e。但是发现在设备数据库中并没有找到与该批次螺栓在规格型号、长度、螺纹长度、螺母位置等等比较吻合的数据，不是很确定对该批次螺栓在公式(1)中适用的k值，可以按照公式(9)来评估经验斜率或者校准斜率k值。具体操作步骤如下：
1、将同一批次或者同一法兰面的螺栓编号，至少编号30个，如果更多更好。
2、从设备自带的数据库中选取一个与该批次高强螺栓通相近型号的k值作为初始k值，记为ke。
3、测量第一颗螺栓的R值，记为R1。根据公式(10)计算第一根螺栓的拉力F1。
4、重复步骤3，得到第2颗螺栓的R值，记为R2。根据公式(9)更新ke，重新根据公式(10)计算第1根螺栓和第2根螺栓的拉力F1、F2。
5、重复步骤4，得到第3颗螺栓的R值，记为R3。根据公式(9)更新ke，重新根据公式(10)计算第1根螺栓、第2根螺栓和第3根螺栓的拉力F1、F2和F3。
6、重复步骤4，以此类推，得到第n颗螺栓的R值，记为Rn。根据公式(9)更新ke，重新根据公式(10)计算第1根螺栓、第2根螺栓以至第n根螺栓的拉力F1、F2…Fn。
在这一个案例中，每颗螺栓检测完成后以上根据公式(9)和(10)的更新计算都由设备自带软件在毫秒量级的时间内完成。
实施例3：
在这个实施案例中，用电磁超声双波设备测量测量一段铁轨铰接螺栓的轴力。铁路上的螺栓的超声波双波检测参数有完整的数据库。其中k值差异比较小，可以直接调用数据库参数，记为ke。以30米范围内的铁轨铰接螺栓总共304颗作为样本，按照公式(5)来评估经验初值或者校准初值R0。具体的操作步骤如下：
1、将样本螺栓编号。
2、从设备自带的数据库中选取一个高强螺栓通常用到的R0值作为初始R0值，记为R0e。
3、测量第一颗螺栓的R值，记为R1。根据公式(6)计算第一颗螺栓的拉力F1。
4、重复步骤3，得到第2颗螺栓的R值，记为R2。根据公式(5)更新R0e，重新根据公式(6)计算第1根螺栓和第2根螺栓的拉力F1、F2。
5、重复步骤4，得到第3颗螺栓的R值，记为R3。根据公式(5)更新R0e，重新根据公式(6)计算第1根螺栓、第2根螺栓和第3根螺栓的拉力F1、F2和F3。
6、重复步骤4，以此类推，得到第n颗螺栓的R值，记为Rn。根据公式(5)更新R0e，重新根据公式(6)计算第1根螺栓、第2根螺栓以至第n根螺栓的拉力F1、F2…Fn。这里n取304。
7、根据步骤6得到的R0e以及数据库里面选取的ke，利用这两个参数应用公式(6)检测后面的铁路螺栓的拉力值。
8、每20公里重新测量铁轨螺栓的温度，从数据库中重新选取对应当前温度的ke值；利用新的ke值应用公式(5)计算出由最近检测的304颗螺栓算出来的新的R0e值。
9、根据步骤8得到的R0e以及数据库里面新选取的ke值，利用这两个参数应用公式(6)检测后面的铁路螺栓的拉力值。
10、重复步骤8和步骤9。
在这一个案例中，每颗螺栓检测完成后以上根据公式(5)和(6)的更新计算都由设备自带软件在毫秒量级的时间内完成。
实施例4：
当准备测量一个法兰面的螺栓，发现这个法兰面的螺栓没有同批次的多余的没有安装的新螺栓供我们测量校准初值R0，该螺栓的具体规格型号在数据库中并没有记录，可以在数据库中寻找与该螺栓规格相近的规格，发现有2种规格的螺栓与需要被检测的螺栓规格类似，数据库中这两种规格螺栓在公式(1)中的系数k值相差不超过10％。可以随便从这2个k值中挑选一个作为被测螺栓的经验k值，记做ke’。然后可以利用公式(12)来校准另一个参数R0e’。最后利用公式(13)来计算最终的螺栓轴力值Fi’。具体操作步骤如下：
1、将同一批次或者同一法兰面的螺栓编号，至少编号30个，如果更多更好。
2、从设备自带的数据库中选取一个与该批次高强螺栓通相近型号的k值，记为ke’，选取一个相近型号的R0值作为R0值的初值，记为R0e’。利用公式(12)来校准另一个参数R0e’。
3、测量第1颗螺栓的R值，记为R1。根据公式(13)计算第1根螺栓的拉力F1。
4、重复步骤3，测量第2颗螺栓的R值，记为R2。根据公式(12)更新R0e’。根据公式(13)重新计算第1根和第2根螺栓的拉力F1和F2。
5、重复步骤4，测量第n颗螺栓的R值，记为Rn。根据公式(12)更新R0e’。根据公式(13)重新计算第1根到第n根螺栓的拉力Fn。
6、当n>30时，可以开始判断前面测量和不断更新的螺栓轴力值以及当前测量的螺栓轴力值是否在预紧轴力附近，是否符合客户对预紧力范围的合格要求。
在这一个案例中，每颗螺栓检测完成后以上根据公式(12)和(13)的更新计算都由设备自带软件在毫秒量级的时间内自动完成。
实施例5：
当准备测量一个法兰面的螺栓，发现这个法兰面的螺栓没有同批次的、多余没有安装的新螺栓供我们测量校准初值R0，该螺栓的具体规格型号也不清楚，在数据库中也无法寻找有哪些螺栓是与该被检测螺栓规格比较相近。可以直接取公式(1)中的R0值为一个常用的靠近理论的值，比如1.830，记为R0e’＝1.830。然后利用公式(22)来校准ke’值。最后利用公式(23)来计算测量的螺栓轴力。具体操作步骤如下：
1、将同一批次或者同一法兰面的螺栓编号，至少编号30个，如果更多更好。
2、取公式(1)中的参数R0为通常的理论值1.830，记为R0e’＝1.830。
3、利用公式(22)校准ke的初值，记为ke’。
4、测量第1颗螺栓的R值，记为R1。根据公式(23)计算第1根螺栓的拉力F1。
5、测量第2颗螺栓的R值，记为R2。利用公式(22)重新校准ke’值。根据公式(23)重新计算第1根和第2根螺栓的拉力F2。
6、重复步骤5，得到第n颗螺栓的R值，记为Rn。利用公式(22)重新校准ke’值。根据公式(23)重新计算第1根到第n根螺栓的拉力Fn。
7、当n>30时，可以开始判断前面测量和不断更新的螺栓轴力值以及当前测量的螺栓轴力值是否在预紧力附近，是否符合客户对预紧力范围的合格要求。
在实施案例1中，得到一个有关螺栓轴力的玫瑰图。如果把实施案例1中的被检测工件用实施案例5的方法重新计算一遍，则原来的轴力值与按照实施案例5的方法测量出的轴力对比图如图3所示。
由图3可以得到2点结论：第一：即使根据理论值选取的经验R0e’值与实际的R0e值有偏差，但是利用该有偏差的参数去校准其它参数得到同样有偏差的其它参数之后，最终的测量轴力的偏差在可以接受的范围以内；第二：使用有偏差的R0e’值得出的测量轴力与图1相比，比平均值小的测量值比图1的值小，比平均值大的测量值比图1的值大，不会因为使用了有偏差的经验R0e’值使得最终测量结果发生漏判的重大失误。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：将同一检测区域的多个高强螺栓编号；
S02：在设备数据库中查找规格数据全部或者部分相同的高强螺栓的超声波横波纵波声时在零应力状态下的初始比值R0的校准经验值R0e，或者螺栓拉力随横波纵波声时比值的变化斜率k的校准经验值ke；
S03：测量多个高强螺栓的超声波横波纵波声时比值Ri；
S04：获取预紧轴力值，使用预紧轴力值代替多个高强螺栓的拉力平均值，计算得到校准的另一参数ke或R0e；
S05：根据校准的参数ke和R0e计算高强螺栓的轴力；
所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据部分相同的高强螺栓的斜率k的校准估计值ke’，则初始比值R0的校准估计值
Figure FDA0003503322030000011
计算高强螺栓的轴力估计值
Figure FDA0003503322030000012
其中Δke是ke的相对误差；
其中,
Figure FDA0003503322030000013
为测量的多个高强螺栓的超声波横波声时与纵波声时的比值Ri的平均值，i为螺栓编号，Fp为预紧轴力值。
2.根据权利要求1所述的高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，所述步骤S02中在设备数据库中查找之前，先判断同一检测区域是否有同批次多余的没有安装的新高强螺栓，若有，将该多个螺栓的超声横波纵波声时在零应力状态下的初始比值R0的平均值作为校准经验值R0e；否则，在设备数据库中查找。
3.根据权利要求1所述的高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据全部相同的高强螺栓的斜率k的校准经验值ke，则
Figure FDA0003503322030000014
其中，
Figure FDA0003503322030000015
为测量的多个高强螺栓的超声波横波声时与纵波声时的比值Ri的平均值，i为螺栓编号，Fp为预紧轴力值。
4.根据权利要求1所述的高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据全部相同的高强螺栓的初始横纵波声时比值R0的校准经验值R0e，则
Figure FDA0003503322030000021
5.根据权利要求1所述的高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，所述步骤S04中，若设备数据库查找得到规格数据部分相同的高强螺栓的初始横纵波声时比值R0的校准估计值R0e’，则斜率k的校准估计值
Figure FDA0003503322030000022
计算高强螺栓的轴力估计值
Figure FDA0003503322030000023
其中，
Figure FDA0003503322030000025
为Ri平均值
Figure FDA0003503322030000024
与R0e实际真值之差的无量纲相对偏差值。
6.根据权利要求4或5所述的高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，所述步骤S05还包括，当计算的高强螺栓的数量n大于一定数值时，判断测量得到的螺栓轴力值是否在Fp设定偏差范围内，若是，则为合格，反之，为不合格。
7.根据权利要求1所述的高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法，其特征在于，所述规格数据包括规格型号、长度、螺纹长度、螺母厚度、螺母位置、螺栓头厚度以及螺栓材料。
CN202010861311.2A 2020-08-25 2020-08-25 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法 Active CN112033597B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010861311.2A CN112033597B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法
PCT/CN2020/119333 WO2022041398A1 (zh) 2020-08-25 2020-09-30 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法
US18/023,076 US20230221198A1 (en) 2020-08-25 2020-09-30 Rapid ultrasonic dual-wave calibrated detection method for axial force of high strength bolt
EP20951066.8A EP4206636A1 (en) 2020-08-25 2020-09-30 Method for quick calibration and measurement of axial forces of high-strength bolts by transverse and longitudinal ultrasonic waves

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010861311.2A CN112033597B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112033597A CN112033597A (zh) 2020-12-04
CN112033597B true CN112033597B (zh) 2022-05-10

Family

ID=73580791

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010861311.2A Active CN112033597B (zh) 2020-08-25 2020-08-25 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230221198A1 (zh)
EP (1) EP4206636A1 (zh)
CN (1) CN112033597B (zh)
WO (1) WO2022041398A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112577653B (zh) * 2020-12-11 2022-07-01 中铁大桥局集团有限公司 一种桥梁高强度螺栓紧固轴力的测量方法
CN113218560B (zh) * 2021-04-19 2022-05-17 中国长江电力股份有限公司 一种超声螺栓预紧力实时估计方法
CN114689233B (zh) * 2022-03-21 2024-03-08 中国航天标准化研究所 一种螺纹紧固件安装力矩确定方法
CN114878041B (zh) * 2022-05-06 2023-09-01 中国石油大学(华东) 一种利用双向超声探头测量在役油气管道应力的方法
CN115389087A (zh) * 2022-08-30 2022-11-25 西南交通大学 一种基于不同模态回波信号测量螺栓预紧力的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103076124A (zh) * 2012-12-30 2013-05-01 吉林省天合风电设备有限公司 一种采用声速比率回归法测量服役螺栓轴力的方法
CN107462637A (zh) * 2017-08-31 2017-12-12 北京金风慧能技术有限公司 超声波回波检测方法及装置
CN108375433A (zh) * 2018-02-28 2018-08-07 北京金风慧能技术有限公司 基于电磁超声技术检测螺栓的轴力的方法和设备
CN108692853A (zh) * 2018-03-27 2018-10-23 成都众柴科技有限公司 螺栓应力与内部缺陷实时在线监测方法与系统
CN108917805A (zh) * 2018-08-08 2018-11-30 苏州博昇科技有限公司 电磁超声波双波换能器
CN111537132A (zh) * 2020-04-20 2020-08-14 中物院成都科学技术发展中心 一种轴向预紧力双波测量方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60216235A (ja) * 1984-04-12 1985-10-29 Toyota Motor Corp ボルト軸力測定方法とこの測定方法を用いたボルト締付装置
WO2015018559A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Atlas Copco Industrial Technique Ab A method of calibrating ultrasonic bi-wave fastener elongation measurements
CN110514344A (zh) * 2019-07-18 2019-11-29 青海大学 一种航空发动机螺栓预紧力精确控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103076124A (zh) * 2012-12-30 2013-05-01 吉林省天合风电设备有限公司 一种采用声速比率回归法测量服役螺栓轴力的方法
CN107462637A (zh) * 2017-08-31 2017-12-12 北京金风慧能技术有限公司 超声波回波检测方法及装置
CN108375433A (zh) * 2018-02-28 2018-08-07 北京金风慧能技术有限公司 基于电磁超声技术检测螺栓的轴力的方法和设备
CN108692853A (zh) * 2018-03-27 2018-10-23 成都众柴科技有限公司 螺栓应力与内部缺陷实时在线监测方法与系统
CN108917805A (zh) * 2018-08-08 2018-11-30 苏州博昇科技有限公司 电磁超声波双波换能器
CN111537132A (zh) * 2020-04-20 2020-08-14 中物院成都科学技术发展中心 一种轴向预紧力双波测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于超声波技术的螺栓紧固轴力测量应用研究;孙国峰;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》;20130630;第34-39页 *
螺栓拉应力超声无损检测方法;徐春广等;《应用声学》;20140331;第33卷(第2期);第102-106页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112033597A (zh) 2020-12-04
US20230221198A1 (en) 2023-07-13
EP4206636A1 (en) 2023-07-05
WO2022041398A1 (zh) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112033597B (zh) 高强螺栓轴力超声双波快速校准检测方法
US8640544B2 (en) Method for analyzing structure safety
CN108204876B (zh) 一种螺栓装配过程中预紧力实时检测装置与方法
RU2469261C1 (ru) Способ определения сложного напряженно-деформированного состояния конструкции, находящейся под статическими нагрузками и динамическим нагружением
CN109406036A (zh) 在线监测风力发电机螺栓紧固应力的系统及方法
CN111272316B (zh) 埋入式预应力锚索锚固力检测装置及检测方法
CN112710539A (zh) 含褶皱缺陷的风力机叶片主梁疲劳寿命的快速预测方法
CN109230952A (zh) 电梯曳引钢带张力及性能退化监测方法及系统
EP4365557A1 (en) Method, use, and device for ultrasonic double-wave measurement of pre-tightening force and temperature of solid material
CN116804569A (zh) 一种铁路路基塌陷监测方法和系统
CN117057600A (zh) 一种混凝土桥梁结构裂缝的在线监测分析方法
RU2395786C1 (ru) Способ диагностирования состояния конструкции
KR100798100B1 (ko) 피로하중 레벨 측정용 게이지
Nanni et al. Validation of FRP composite technology through field testing
KR100463727B1 (ko) 구조체 건전성 평가방법 및 장치
CN109283246B (zh) 一种风力发电机叶片受损位置定位检测系统
US20230103121A1 (en) Looseness Detection Sensor and Method
Kebig et al. Repeatability and precision of different static deflection measurements on a real bridge-part under outdoor conditions in view of damage detection
CN113719431A (zh) 一种风机塔筒剩余寿命测量方法及系统
WO2010020760A1 (en) Improvements in or relating to analysing structural members
CN117057073B (zh) 一种混凝土管桩结构预应力损失识别方法及系统
Liu et al. Structure Bearing Capacity Testing and Evaluation of Existing Bridges
Rubaratuka et al. Application of Non-Destructive Testing in Evaluating Reinforced Concrete Structural Elements in Buildings
CN117516789A (zh) 一种螺栓应力测试方法
Bartelsa et al. Hardware Redundancy for Sensor Degradation Detection in SHM Systems using Strain Gauge Measurements

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant