RU2240553C1 - Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах - Google Patents
Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2240553C1 RU2240553C1 RU2003109098/28A RU2003109098A RU2240553C1 RU 2240553 C1 RU2240553 C1 RU 2240553C1 RU 2003109098/28 A RU2003109098/28 A RU 2003109098/28A RU 2003109098 A RU2003109098 A RU 2003109098A RU 2240553 C1 RU2240553 C1 RU 2240553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulses
- bolt
- longitudinal
- determined
- time delay
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области средств неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля абсолютных осевых напряжений в металлических болтах. Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах заключается в определении временных задержек импульсов продольной ультразвуковой волны, распространяющихся вдоль продольной оси болта, при этом определяют временные задержки импульсов поперечной ультразвуковой волны, распространяющихся вдоль продольной оси болта, затем определяют временные задержки импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн у края торцевой поверхности головки болта, после чего определяют абсолютное осевое напряжение по формуле 
- абсолютное осевое напряжение, где δ - относительная временная задержка ультразвуковых импульсов в нагруженном металле, определяемая импульсами ультразвуковых волн, распространяющихся вдоль продольной оси болта, δ0 - относительная временная задержка ультразвуковых импульсов в ненагруженном металле, определяемая импульсами ультразвуковых волн, распространяющихся у края торцевой поверхности головки болта, k - коэффициент, который находится в процессе тарировки на болтах или на образцах из данной марки стали. Данное изобретение обеспечивает повышение точности определения абсолютных осевых напряжений в напряженных болтах без разборки болтовых соединений. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области средств неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля абсолютных осевых напряжений в металлических болтах.
Известен способ определения осевых напряжений в болтах (см. И.Н.Ермолов, Н.П.Алешин, А.И.Потапов: Акустические методы контроля, М., Высшая школа, 1991 г., стр. 251) через определение момента затяжки болта посредством динамометрического ключа. Однако данный способ имеет невысокую точность и позволяет получить абсолютные осевые напряжения только в еще не бывших в употреблении болтах, т.к. в бывших в употреблении болтах есть остаточные напряжения от предыдущих затяжек.
Известен способ определения осевых напряжений в болтах (см. И.Н.Ермолов, Н.П.Алешин, А.И.Потапов: Акустические методы контроля, М., Высшая школа, 1991 г., стр. 251), заключающийся в размещении ультразвукового преобразователя на торцевой поверхности головки болта и определении временных задержек отраженных продольных ультразвуковых импульсов от противоположного торца болта по мере затяжки болта. Данное техническое решение, как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому результату, принято за прототип.
Наряду с таким достоинством, как высокая точность определения абсолютных осевых напряжений в не бывших в употреблении болтах, недостатком прототипа является большая погрешность в определении абсолютных осевых напряжений в бывших в употреблении болтах, особенно в напряженных болтах строительных металлических конструкций, например, металлические каркасы зданий, металлические мосты и т.п.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности определения абсолютных осевых напряжений в напряженных болтах различных металлических конструкций без разборки болтовых соединений. Техническим результатом является получение информации о временных задержках отраженных ультразвуковых импульсов в нагруженном и ненагруженном состоянии затянутого болта без разборки болтового соединения.
Поставленная задача решается тем, что определяют временные задержки импульсов продольной ультразвуковой волны, распространяющихся вдоль продольной оси болта, также определяют временные задержки импульсов поперечной ультразвуковой волны, распространяющихся вдоль продольной оси болта, затем определяют временные задержки импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн у края торцевой поверхности головки болта, после чего определяют абсолютное осевое напряжение по следующей формуле:
где 
- относительная временная задержка ультразвуковых импульсов в нагруженном металле, определяемая импульсами ультразвуковых волн, распространяющихся вдоль продольной оси болта;
tl - временная задержка импульсов продольной волны в нагруженном металле, определяемая импульсами продольной ультразвуковой волны, распространяющейся вдоль продольной оси болта;
tτ - временная задержка импульсов поперечной волны в нагруженном металле, определяемая импульсами поперечной ультразвуковой волны, распространяющейся вдоль продольной оси болта;
t - временная задержка импульсов продольной волны в ненагруженном металле, определяемая импульсами продольной ультразвуковой волны, распространяющейся у края торцевой поверхности головки болта;
t - временная задержка импульсов поперечной волны в ненагруженном металле, определяемая импульсами поперечной ультразвуковой волны, распространяющейся у края торцевой поверхности головки болта;
k - коэффициент, который находится в процессе тарировки на болтах или на образцах из данной марки стали.
Определение временных задержек импульсов продольных и поперечных ультразвуковых волн, распространяющихся по оси болта, позволяет определить относительные временные задержки импульсов ультразвуковых волн в нагруженном состоянии, определение временных задержек импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн у края головки болта позволяет определить относительные временные задержки импульсов ультразвуковых волн в не нагруженном состоянии.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан разрез болтового соединения двух металлических деталей и размещенных на головке болта датчиков ультразвуковых импульсов, на фиг.2 - вид сверху болтового соединения.
Металлические детали 1 и 2 стянуты болтом 3 через шайбы 4 и 5 посредством гайки 6, на торцевой поверхности болта 3 закреплен датчик импульсов ультразвуковых волн 7 так, что его продольная ось соосна с продольной осью болта 3, от датчика импульсов ультразвуковых волн 7 отходит кабель 8. Посредством датчика импульсов ультразвуковых волн 7 определяют временные задержки импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн, распространяющихся вдоль продольной оси болта, затем датчик импульсов ультразвуковых волн 7 закрепляют на торцевой поверхности болта 3 возможно ближе к краю торцевой поверхности и также определяют временные задержки импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн, после чего определяют абсолютное осевое напряжение по следующей формуле:
tl - временная задержка импульсов продольной волны в нагруженном металле, определяемая импульсами продольной ультразвуковой волны, распространяющейся вдоль продольной оси болта;
tτ - временная задержка импульсов поперечной волны в нагруженном металле, определяемая импульсами поперечной ультразвуковой волны, распространяющейся вдоль продольной оси болта;
t - временная задержка импульсов продольной волны в ненагруженном металле, определяемая импульсами продольной ультразвуковой волны, распространяющейся у края торцевой поверхности головки болта;
t - временная задержка импульсов поперечной волны в ненагруженном металле, определяемая импульсами поперечной ультразвуковой волны, распространяющейся у края торцевой поверхности головки болта;
k - коэффициент, который находится в процессе тарировки на болтах или на образцах из данной марки стали.
Определение временных задержек импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн можно проводить и в обратном порядке. Сначала, когда датчик 7 закреплен у края торцевой поверхности болта 3, затем, когда датчик 7 закреплен соосно с продольной осью болта 3.
Claims (1)
- Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах, заключающийся в определении временных задержек импульсов продольной ультразвуковой волны, распространяющихся вдоль продольной оси болта, отличающийся тем, что определяют временные задержки импульсов поперечной ультразвуковой волны, распространяющихся вдоль продольной оси болта, затем определяют временные задержки импульсов продольной и поперечной ультразвуковых волн у края торцевой поверхности головки болта, после чего определяют абсолютное осевое напряжение по формуле
где- относительная временная задержка ультразвуковых импульсов в нагруженном металле, определяемая импульсами ультразвуковых волн, распространяющихся вдоль продольной оси болта, где t1 - временная задержка импульсов продольной волны в нагруженном металле, определяемая импульсами продольной ультразвуковой волны, распространяющейся вдоль продольной оси болта, tτ - временная задержка импульсов поперечной волны в нагруженном металле, определяемая импульсами поперечной ультразвуковой волны, распространяющейся вдоль продольной оси болта;
- относительная временная задержка ультразвуковых импульсов в ненагруженном металле, определяемая импульсами ультразвуковых волн, распространяющихся у края торцевой поверхности головки болта, где t
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003109098/28A RU2240553C1 (ru) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003109098/28A RU2240553C1 (ru) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003109098A RU2003109098A (ru) | 2004-09-27 |
| RU2240553C1 true RU2240553C1 (ru) | 2004-11-20 |
Family
ID=34310624
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003109098/28A RU2240553C1 (ru) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2240553C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015018559A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Atlas Copco Industrial Technique Ab | A method of calibrating ultrasonic bi-wave fastener elongation measurements |
| US20190203599A1 (en) * | 2016-08-16 | 2019-07-04 | National Research Council Of Canada | Methods and systems for ultrasonic rock bolt condition monitoring |
-
2003
- 2003-03-31 RU RU2003109098/28A patent/RU2240553C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015018559A1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Atlas Copco Industrial Technique Ab | A method of calibrating ultrasonic bi-wave fastener elongation measurements |
| US20190203599A1 (en) * | 2016-08-16 | 2019-07-04 | National Research Council Of Canada | Methods and systems for ultrasonic rock bolt condition monitoring |
| US11619132B2 (en) * | 2016-08-16 | 2023-04-04 | National Research Council Of Canada | Methods and systems for ultrasonic rock bolt condition monitoring |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9127998B1 (en) | Active ultrasonic method of quantifying bolt tightening and loosening | |
| Chaki et al. | Guided ultrasonic waves for non-destructive monitoring of the stress levels in prestressed steel strands | |
| US7614303B2 (en) | Device for measuring bulk stress via insonification and method of use therefor | |
| Kawashima et al. | Nonlinear acoustic response through minute surface cracks: FEM simulation and experimentation | |
| Hafiz et al. | Monitoring of stresses in concrete using ultrasonic coda wave comparison technique | |
| CA2496370A1 (en) | Ultrasonic flaw detecting method and ultrasonic flaw detector | |
| Shiotani et al. | Wave propagation in cementitious material containing artificial distributed damage | |
| US4308751A (en) | Method for investigating an anchored rod-like body having an accessible end, and apparatus for carrying out the method | |
| Alter et al. | Effect of strain rate on the propagation of a plastic strain pulse along a lead bar | |
| RU2240553C1 (ru) | Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах | |
| Bakar et al. | Ultrasonic guided wave measurement in a wooden rod using shear transducer arrays | |
| Zagrai et al. | Acousto-elastic measurements and baseline-free assessment of bolted joints using guided waves in space structures | |
| Loveday et al. | Monitoring the reflection from an artificial defect in rail track using guided wave ultrasound | |
| Headings et al. | Speed of sound measurement in solids using polyvinylidene fluoride (PVDF) sensors | |
| Bao et al. | Effects of fastener load on wave propagation through lap joint | |
| Hartmann | Potentials and limitations of ultrasonic clamp load testing | |
| Wang et al. | Early bolt looseness monitoring using the leading waves energy in piezoelectric active sensing | |
| Cunningham et al. | Sensitivity of an ultrasonic technique for axial stress determination | |
| RU2003109098A (ru) | Способ определения абсолютных осевых напряжений в нагруженных болтах | |
| Matikas et al. | New Trends in Materials Nondestructive Characterization Using Surface Acoustic Wave Methodologies | |
| Abe et al. | Location of a Defect in a concrete bridge by a non-destructive technique | |
| Soleimanpour et al. | A baseline free method for locating imperfect bolted joints | |
| Loveday et al. | Feasibility of detecting cracks in rail track at long range using guided wave ultrasound | |
| Seo et al. | Measurement of elastic constants by simultaneously sensing longitudinal and shear waves as an overlapped signal | |
| Sisman et al. | A novel ultrasonic method to quantify pressure in bolted joints |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050401 |