本文關鍵詞：基于振動聲調制技術的螺栓結構緊固狀態(tài)檢測方法研究

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【摘要】：螺栓連接廣泛應用于各種結構及設備當中,其連接狀態(tài)直接影響工作環(huán)境的可靠性與安全性,因此,螺栓的緊固度檢測至關重要。傳統(tǒng)的檢測方式主要依靠工人檢修,檢測效率低。而振動聲調制技術作為一種無損檢測方法,對接觸型缺陷十分敏感,且易于實現(xiàn)在線快速檢測,因此,本文采用振動聲調制技術對螺栓結構進行檢測,實現(xiàn)了螺栓緊固程度的評價及松動螺栓的定位。目前,國內外有多種振動聲調制模型,本文以“開合理論”作為理論基礎進行研究,認為調制現(xiàn)象的產生是由于接觸界面在低頻作用下做張開-閉合運動,使通過的超聲受到調制作用。根據(jù)這一理論模型,定義了用于評價螺栓緊固程度的松動指數(shù)LI,并提出計算方案,驗證實驗表明,該參數(shù)能夠較好地反應螺栓的緊固程度。由于振動聲調制技術仍處于研究階段,尚未有成熟的設備,因此本文根據(jù)實驗需要,搭建了用于振動聲調制檢測的硬件及軟件實驗平臺。硬件實驗平臺實現(xiàn)了高頻信號及低頻信號的激勵、傳輸與接收;軟件實驗平臺利用Lab VIEW軟件實現(xiàn),主要用于信號的處理及松動指數(shù)的計算。利用所搭建的實驗平臺對兩桿一螺栓結構進行檢測,結果表明,松動指數(shù)LI與螺栓預緊力矩之間呈良好的負相關性,證明了實驗方案的可行性與實驗平臺的可靠性。通過對比實驗,研究了低頻激勵頻率與幅值、高頻激勵頻率與幅值及激勵/接收位置對調制效果的影響,結果表明,低頻激勵頻率應選用結構的固有頻率;低頻幅值越大調制效果越強;高頻激勵幅值對調制效果影響較小;而高頻激勵頻率采用掃頻信號能有效減少誤差,并提高檢測效率;激勵/接收位置的選擇應盡量使低頻與高頻信號在螺栓連接處產生調制后再被接收。為驗證本文實驗方案在檢測多螺栓復雜結構方面的可行性,對兩板多螺栓結構進行了研究,采用ANSYS軟件模擬與實驗相結合的方式,確定了實驗參數(shù)的選擇原則。提出了兩種實現(xiàn)松動螺栓定位的檢測方案,其中“多點激勵法”能夠檢測出激勵位置附近螺栓的松緊程度,通過多次測量可實現(xiàn)結構中松動螺栓的定位,但工作量較大�！岸帱c接收法”采用單點激勵、多點接收的方式,通過對比不同位置接收信號的松動指數(shù),可對松動螺栓位置進行粗略判斷。
【關鍵詞】：無損檢測 振動聲調制 螺栓結構 松動指數(shù)
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH131.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內外螺栓結構的檢測方法10-13
• 1.2.1 國內研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 國內外研究現(xiàn)狀綜述12-13
• 1.3 振動聲調制技術研究進展13-17
• 1.4 本文主要研究內容17-19
• 第2章 實驗原理及松動指數(shù)的定義19-26
• 2.1 振動聲調制技術原理19-20
• 2.2 振動/超聲相互作用模型20-23
• 2.3 松動指數(shù)的定義及計算方法23-24
• 2.4 本章小結24-26
• 第3章 實驗平臺的搭建及實驗材料的制備26-39
• 3.1 硬件實驗平臺26-29
• 3.1.1 低頻信號激勵26-27
• 3.1.2 高頻信號激勵27-28
• 3.1.3 信號的接收與處理28-29
• 3.2 軟件實驗平臺29-33
• 3.2.1 虛擬儀器技術簡介29-30
• 3.2.2 軟件實驗平臺的開發(fā)30-33
• 3.3 實驗材料的制備33-35
• 3.4 實驗平臺的可行性驗證35-37
• 3.5 本章小結37-39
• 第4章 實驗參數(shù)的影響及優(yōu)化選擇39-51
• 4.1 低頻振動頻率的影響39-41
• 4.2 低頻振動幅值的影響41-43
• 4.3 高頻超聲頻率的影響43-46
• 4.4 高頻超聲幅值的影響46-47
• 4.5 激勵/接收位置的選擇47-48
• 4.6 兩桿一螺栓結構的檢測48-50
• 4.7 本章小結50-51
• 第5章 多螺栓結構檢測的模擬及實驗研究51-65
• 5.1 低頻激勵頻率的選擇51-55
• 5.1.1 模態(tài)分析52-54
• 5.1.2 諧響應分析54-55
• 5.2 低頻激振力的影響55-57
• 5.3 多螺栓結構的初步檢測57-59
• 5.4 松動螺栓的定位59-64
• 5.4.1 多點激勵法59-62
• 5.4.2 多點接收法62-64
• 5.5 本章小結64-65
• 結論65-66
• 參考文獻66-71
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果71-73
• 致謝73

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本文編號：905172