[发明专利]一种基于FBG传感器的螺栓紧固结合面面压检测方法有效
申请号: | 201810867295.0 | 申请日: | 2018-08-02 |
公开(公告)号: | CN109186822B | 公开(公告)日: | 2020-08-14 |
发明(设计)人: | 孙清超;李小冬;林清源;穆晓凯 | 申请(专利权)人: | 大连理工大学 |
主分类号: | G01L1/24 | 分类号: | G01L1/24 |
代理公司: | 大连理工大学专利中心 21200 | 代理人: | 温福雪;侯明远 |
地址: | 116024 辽*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 fbg 传感器 螺栓 紧固 结合 面面 检测 方法 | ||
1.一种基于FBG传感器的螺栓紧固结合面面压检测方法,将螺栓紧固结合面面压转化为FBG传感器的应变:基于埋入式FBG传感器的应变传递理论确定FBG传感器埋设槽尺寸及位置;基于单螺栓连接结合面压力分布理论确定结合面测点位置的压力,实时对应应变及压力值完成标定,实现结合面面压的精准检测,其特征在于,具体设计方法如下:
(1)FBG传感器埋设槽尺寸的确定
根据FBG传感器的平均应变传递率,再结合实际光纤封装工艺及加工工艺,最终确定FBG传感器埋设槽尺寸;
FBG传感器的平均应变传递率为:
其中:D是埋设槽宽度,H是埋设槽高度,H=D;Gc是胶体剪切模量;rg是裸光纤半径;Eg是光纤弹性模量;rm-rg是光纤与基体之间胶体厚度;L是FBG传感器粘贴长度的一半;
当FBG传感器的粘贴长度一定时,参数k的影响因素即确定FBG传感器的平均应变传递率,以接近1为目标确定参数,以实际加工精度和光纤封装工艺为前提,即确定FBG传感器埋设槽尺寸;
(2)FBG传感器埋设槽位置的确定
以FBG传感器的临界粘贴长度和单螺栓连接结合面压力分布理论确定FBG传感器的埋设槽位置,所选位置开设的FBG传感器埋设槽长度必须达到FBG传感器的临界粘贴长度;根据单螺栓连接结合面压力分布理论,结合面上沿被连接件径向压力满足四次曲线分布,FBG传感器埋设槽处结合面压力被破坏,但为保证四次曲线分布信息的完整,结合FBG传感器的临界粘贴长度和单螺栓连接结合面压力分布理论限制FBG传感器埋设槽的位置;
FBG传感器的临界粘贴长度CAL为:
CAL=lc=9.24/k (3)
根据公式(3),计算出FBG传感器的临界粘贴长度,结合单螺栓连接结合面压力分布理论的要求,确定FBG传感器埋设槽位置;
根据确定的FBG传感器埋设槽尺寸及位置,封装好FBG传感器即测得螺栓紧固结合面处的应变值;
(3)FBG传感器测点位置结合面接触压力的确定
基于单螺栓连接结合面压力分布理论,结合面接触压力沿径向满足四次曲线分布,如下式:
pn(r)=c4r4+c3r3+c2r2+c1r+c0 (4)
式中:ci,i=0,1,...,4为未知参数;r为所在半径上任意点到螺栓中心的距离。
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