纵横波测已紧固螺栓轴向应力

本提出了用纵横波声时测已紧固螺栓轴向应力的一种新方法,解决了用超声精确地测已紧固螺栓应力问题,并且利用超声波沿轴向传播的波速同轴向应力以及三阶弹性常数的关系导出了螺栓应力同其材料声速特性、夹紧距离、温度及纵、横波声时的一种新关系,考虑了受应力作用时温度对声速的影响,简化了测量及计算过程,本还介绍了材料的声速特性实验及测量方法;实验结果表明应力低于２５０ＭＰａ,夹紧距离大于３０ｍｍ时,应力超声测     

风电螺栓轴向应力超声测量标定实验研究

针对超声导波法测试螺栓轴向力精度不高的问题,根据双波法测量螺栓轴向应力的基本原理,分析了系统误差和温度误差对测量精度的影响,建立了简便有效的声速标定测试试验系统。通过对10.9级42CrMoA风电螺栓的实际测试和数据处理,实现了基于声弹性效应的螺栓轴向应力标定测试,超声纵波实测误差不大于±2%,纵横波联合测量误差不大于±5%,并在风电领域得到了实际应用,完全满足工程应用需求。     

微机化超声螺栓轴向应力仪的原理与误差分析

本文提出用沿轴向纵波声时差以测螺栓的轴向应力，推导了声时差与应力的关系．利用声时差测螺栓轴向应力，能克服耦会误差”“，同时还能克服温度引起的伸缩及波速变化的声时误差·本文还导出并且从实验上测出了，只与螺栓材料有关，而与螺栓的夹紧长度，直径，总长无关的常数，简化了测量过程．经实验测定，在夹紧长度大于30mm，应力低于240MPa时，应力最大误差小于±4MPa．本文还分析了声时，夹紧长度测量误差所导致的应力误差．     

螺栓材料应力与声速、温度关系的测定

基于应力－超声波速度关系方法已用于螺栓轴向应力的测量。而声速与被测材料的许多物理因素有关，如弹性模量，密度与温度。本文介绍了用于分析超声波速度－应力－温度三者关系的实验与计算方法，并给出了三种金属材料的结果。检测的质量。     

Bolt axial stress measurement based on a mode-converted ultrasound method using an electromagnetic acoustic transducer

A method is proposed to measure the stress on a tightened bolt using an electromagnetic acoustic transducer (EMAT). A shear wave is generated by the EMAT, and a longitudinal wave is obtained from the reflection of the shear wave due to the mode conversion. The ray paths of the longitudinal and the shear wave are analyzed, and the relationship between the bolt axial stress and the ratio of time of flight between two mode waves is then formulated. Based on the above outcomes, an EMAT is developed to measure the bolt axial stress without loosening the bolt, which is required in the conventional EMAT test method. The experimental results from the measurement of the bolt tension show that the shear and the mode-converted longitudinal waves can be received successfully, and the ratio of the times of flight of the shear and the mode-converted longitudinal waves is linearly proportional to the bolt axial tension. The non-contact characteristic of EMAT eliminates the effect of the couplant and also makes the measurement more convenient than the measurement performed using the piezoelectric transducer. This method provides a promising way to measure the stress on tightened bolts.     

螺栓拉应力超声无损检测方法

本文依据声弹性原理中超声波传播速度与应力之间的对应关系,利用横波与纵波联合测量的办法,给出栓体长度未知的紧固螺栓轴向应力测量办法。针对螺栓在低载荷与高载荷不同情况下的栓体轴向应力测量系数不同的状况,分类进行了讨论,并给出对应载荷条件下应力测量系数的计算办法。文章讨论了A2-70奥氏体不锈钢与强度等级4.8低碳钢两种不从材质螺栓的轴向应力测量结果,实际测量与理论测量平均误差小于2.9367%,提高了横纵波轴向应力测量的精度。     

基于卷积神经网络的气体绝缘组合开关盆式 绝缘子螺栓松动检测方法*

盆式绝缘子是GIS的关键绝缘器件,它与两侧气室法兰通过螺栓进行紧固连接,当螺栓松动时会导致盆式绝缘子应力分布不均,严重时会引起绝缘子破裂,从而影响GIS运行的安全性和可靠性。文章搭建了盆式绝缘子螺栓松动超声波检测系统,以获取不同螺栓不同工况下的超声信号,基于卷积神经网络对超声信号进行特征提取,并且与BP神经网络的训练结果进行对比分析。实验结果表明,卷积神经网络可以自动提取GIS盆式绝缘子螺栓松动特征量,对十种螺栓松动工况的识别准确率达到100%,相比于BP神经网络具有较高的识别准确率,该方法可以直接用于盆式绝缘子螺栓松动检测。     

Real-time monitoring of clamping force of a bolted joint by use of automatic digital image correlation

Bolts are widely used in industry for joining members together. The behavior and service life of bolted joints depend on several factors including bolt material, dimensions, surface finish, surface coating and thread tolerances. However, the uppermost factor affecting the reliability and durability is the correctness of the clamping force exerted by the bolt. Thus it is very important to monitor the bolt clamping force to ensure a proper preload during assembly process. Each of the available monitoring techniques including torque control, torque-angle control, strain gauged bolt and ultrasound suffers one or more limitations which affect the reliability of measurement. In this paper, we propose an alternative method for direct tension measurement, which utilizes a washer with a white light speckle pattern on its face as an optical force transducer. By measuring the strain of the washer using automatic digital image correlation, the clamping force can be determined. This method, which enables real-time monitoring of clamping force during fastening, has a potential of being used for mass measurement of clamping force in a production environment. Experiments conducted on bolted structures with washers of different sizes have demonstrated the reliability and usefulness of this new approach.     

残余应力的超声横纵波检测方法

基于声弹性原理,研究板材厚度方向、螺栓轴向方向(以下简称z轴方向)宏观残余应力分布的超声无损检测方法。针对被测构件厚度不均匀对应力检测精度的影响非常大、检测原理繁杂不适合工程应用、拉伸实验中拉伸形变对应力系数测量精度的影响很大等问题,采取超声横波、纵波相结合的方法重新推导检测公式,并提出采用一发一收模式进行拉伸实验,通过对实验数据进行拟合,由公式计算出声弹性系数代替应力系数。然后结合插值、互相关等算法,采用VC++编制z轴方向残余应力超声检测软件并搭建检测系统。分别对性能为A2-70,4.8,8.8,长度依次为135 mm,100 mm,100mm的M20的螺栓进行拉伸实验,比对计算拉伸应力与检测拉伸应力,结果表明,该测量系统的绝对误差限为20 MPa,相对误差小于25%,且应力值较大时,相对误差有所减小,当应力值大于100 MPa时,相对误差小于5%,非常实用。      

应用深度学习识别法兰螺栓连接状态

针对常规诊断方法对螺栓的连接状态识别效果差、鲁棒性和抗噪性弱等问题,提出了基于深度学习理论的螺栓检测新方法。首先以4种预紧力状态下的法兰螺栓结构产生的声发射信号为研究对象,借助于自适应噪声的完整集成经验模态分解理论以及梅尔频率倒谱系数特征提取方式,实现了声发射信号的自适应消噪和最优模态函数分量组的选取,提取到了可以较好分辨螺栓连接状态的梅尔频率倒谱系数特征值。通过训练模型,较好地对4种连接状态下的螺栓进行了识别。结果表明,该模型在法兰螺栓的声发射信号的诊断中,准确率高,具有较好的抗噪性和鲁棒性。     

核电堆内构件围板螺栓超声检测优化有限元仿真研究*

围板螺栓是核电堆内构件的关键紧固部件,典型的围板螺栓主要为外六角形式。在长期辐照和震动等恶劣环境服役过程中,其断裂韧性下降,脆性增加,最终导致螺栓退化开裂或断裂脱落,需要对其进行定期无损检测。然而由于其结构的复杂性,现有超声检测方法仍难以对其进行有效检测。为进一步提高超声检测方法对于围板螺栓内部缺陷的检测能力,针对堆内构件围板螺栓典型缺陷失效形式,通过有限元数值仿真技术开展适用于围板螺栓不同区域(螺栓过渡区域、螺杆区域和螺纹区域)的超声检测方法和工艺研究,对超声探头激励频率、晶片尺寸及超声波入射角度等进行优化,实现对不同区域15%缺陷横截面积占比的检测目标。为研发具有高度匹配性和高灵敏度的堆内构件围板螺栓超声传感器、实现对围板螺栓敏感区域的高精度检测提供理论指导。     

ITER 718�Ͻ���˨����ԭ����������ոĽ�

通过化学成分检测、金相组织分析、氢含量的测定、断口的宏微观观察、大直径高强螺栓的原型件拉伸试验以及有限元分析等手段从材料、结构、制造工艺三个方面上探究了ITER磁体支撑718螺栓低强度断裂的原因。材料分析结果表明,国产718螺栓材料的性能满足要求。工艺分析结果表明,螺栓低强度断裂的主要原因为滚压螺纹后的热处理导致螺纹根部脆性。结构分析结果表明,由于应力集中的影响,718螺栓的强度低于原材料强度,而且随着螺栓直径的增大而降低。基于以上分析结论,提出了能显著提高718螺栓强度的新工艺。通过原型件的拉伸试验,新工艺螺栓可以有效地提高螺栓的强度160MPa,达到1230MPa。     

ITER 718合金螺栓断裂原因分析及工艺改进

通过化学成分检测、金相组织分析、氢含量的测定、断口的宏微观观察、大直径高强螺栓的原型件拉伸试验以及有限元分析等手段从材料、结构、制造工艺三个方面上探究了ITER 磁体支撑718 螺栓低强度断裂的原因。材料分析结果表明,国产718 螺栓材料的性能满足要求。工艺分析结果表明,螺栓低强度断裂的主要原因为滚压螺纹后的热处理导致螺纹根部脆性。结构分析结果表明,由于应力集中的影响,718 螺栓的强度低于原材料强度,而且随着螺栓直径的增大而降低。基于以上分析结论,提出了能显著提高718 螺栓强度的新工艺。通过原型件的拉伸试验,新工艺螺栓可以有效地提高螺栓的强度160MPa,达到1230MPa。     

烘烤工况下ITER中子屏蔽螺栓预紧力研究

国际热核实验反应堆ITER计划是一项大型国际研究合作项目。中子屏蔽组件位于真空室内、外壳之间,其作用是屏蔽中子流、降低环向磁场波纹度。文中以中子屏蔽组件为研究对象,研究在烘烤温度下预紧力对其力学性能的影响。运用ANSYS软件对中子屏蔽组件进行非线性有限元计算,对比分析了在不同预紧力下螺栓的变形和结构的应力响应。研究表明,为了增强连接的紧密性,在保证结构完整性和螺栓强度的前提下充分利用螺栓的预紧力,应将预紧力产生的预紧应力控制在材料屈服应力的60%左右。     

用纵横波声时比法测螺栓轴力精度研究

用纵横波测量螺栓轴力的技术已取得较大发展,本文介绍了纵横波比值法原理,通过理论推导,获得比值法计算的简易公式。建立试验平台,用现场用螺栓进行标定和测量,得出比值法在工程实践状态下的测量误差为10%以内,基本能满足工程应用的要求。此外,针对试验结果,本文还初步探讨了误差出现的原因以及提高精度的方法。本文介绍的比值法,无需精确测量标定螺栓长度和纵横波声速,现场应用更加简洁,具有较大的工程应用价值。     

位移式许用扭矩传感器的设计与研究

许用扭矩是拧紧螺纹紧固件时可施加的最大扭矩值,它是保证螺纹连接安全可靠的重要参数;由于现有扭矩扳手需要人工依靠经验或理论计算来设定所需扭矩值,设计了一种通过自动识别螺栓规格并计算许用扭矩的位移式许用扭矩传感器;螺栓夹持装置开口大小的调整与电位器阻值调整通过齿轮相关联用于识别螺栓规格信息,单片机HT66F50采集电位器的模拟信号经模数转换为数字信号运算并处理,计算结果通过液晶显示模块LCD1602进行显示;通过数据拟合及公式推导建立许用扭矩计算理论,硬件采用技术成熟的集成模块,软件设计采用模块化思想,建立了传感器原理样机;测试结果表明,数据计算误差在允许范围内,能够快速准确地计算许用扭矩值,达到了设计要求。     

光杆六角螺栓的视觉检测

为了测量光杆六角螺栓的外形尺寸,提出了一种基于图像测量的视觉检测方法。简要介绍了六角螺栓制造的工艺流程,指出了光杆螺栓检测的重要性。在分析Hough变换原理的基础上,介绍了圆的检测方法,提出了一种基于特征的正六边形检测方法。首先进行直线检测,利用检测到的直线建立直线方程,其次根据方程求取相邻直线的交点,计算每条边的长度和相邻两边的夹角。最后利用Hough变换的圆检测方法检查交点是否在同一圆周上。在检测实验中螺杆直径的测量误差为0.37%,螺栓头部正六边形的角度测量误差为0.40%,边长测量误差为1.25%。结果表明,该方法是有效的,能较准确地检测出光杆六角螺栓的外形尺寸。     

Quark Orbital Angular Momentum

Generalized parton distributions provide information on the distribution of quarks in impact parameter space. For transversely polarized nucleons, these impact parameter distributions are transversely distorted and this deviation from axial symmetry leads on average to a net transverse force from the spectators on the active quark in a DIS experiment. This force when acting along the whole trajectory of the active quark leads to transverse single-spin asymmetries. For a longitudinally polarized nucleon target, the transverse force implies a torque acting on the quark orbital angular momentum (OAM). The resulting change in OAM as the quark leaves the target equals the difference between the Jaffe–Manohar and Ji OAMs.     

空间弹性细杆在扭矩作用下的屈曲

用有限元方法研究了三维弹性细杆在扭矩作用下的屈曲.利用自然坐标形式的细长空间曲杆的能量方程和2节点12个自由度的自然坐标形式的三维曲梁单元,采用特征值分析方法,研究分析了同时受有轴力和扭矩作用时的空间弹性细杆的屈曲问题.数值结果与存在的理论解极为吻合.具有一定曲率和挠率的空间细长曲杆,其临界扭矩值与扭矩的指向有着极其明显的关系.     

具有环形限位夹持力的单轴式超声悬浮系统

基于超声悬浮原理,通过改变单轴式超声悬浮系统的反射和发射端的几何形状,利用凸状发射、反射面在悬浮区域周围产生环形声辐射力势阱作为限位夹持力,提高悬浮样品在驻波声场中的悬浮稳定性。基于时域有限差分法,研究不同谐振腔内的声辐射力分布,以及影响声辐射力大小的因素,优化环形限位夹持力和悬浮力。理论及实验研究结果表明,具有环形限位夹持力的超声悬浮系统可以提高普通单轴式超声悬浮装置对悬浮样品的稳定性。