对螺栓施加足够的紧固力可以增强连接结构的稳定性,从而避免螺栓受到工作载荷时,被连接件发生相对滑移。螺栓上的紧固力对其性能、使用寿命和使用状态有很大的影响,并且紧固力的准确性直接影响被连接件结构的可靠性。如果对螺栓施加的紧固力过大,会增加螺栓的变形,使螺栓在负载的作用下易产生裂纹或发生疲劳破坏;如果紧固力不足,则会引起振动松弛、结构滑移,影响结构的整体性能。因此,采取科学、有效的方法测量螺栓紧固力的大小,实现螺栓紧固力的精确控制和螺栓连接状态的在线监测,对于保障结构的稳定性和安全性至关重要。
螺栓紧固力超声检测技术是基于超声波传播速度随材料应力改变而发生变化的声弹性效应,通常利用超声纵波和横波。此方法是一种间接测量法,通常不直接测量超声波的传播速度,而是测量超声波在螺栓中的渡越时间(TOF)。通过标定试验,建立超声波渡越时间和螺栓紧固力的数学函数关系,就可以间接测量出螺栓紧固力的大小。根据工程应用场景的不同,基于声弹性原理的螺栓紧固力超声检测法又可分为单波法和双波法。
基于声弹性原理的螺栓紧固力超声检测法在工程应用中有以下优点:
此方法具有无损性,测量时不会对被检测件造成破坏,对人体也无害,并且超声设备简单便携,容易实现工程现场的应用。
此方法测量精度高,通过采集超声波的渡越时间来间接测量螺栓紧固力大小,相较于传统的扭矩扳手法,此方法不受螺栓摩擦系数等因素的影响,可以保证测量精度。
此方法一旦完成超声波渡越时间和紧固力数学函数关系的建立,就可以大范围对工程中相同规格的螺栓进行检测。
此方法针对螺栓的不同应用场景分为单波法和双波法,既可以完成螺栓装配时紧固力的控制,又可以对已紧固的螺栓进行检测。