[发明专利]一种高强度螺栓预紧力的检测方法

说明书

本发明公开了一种高强度螺栓预紧力的检测方法，是通过对高强度螺栓螺母进行声学特性研究，将接收到的脉冲信号进行处理，对脉冲信号的时域信号进行归一化处理，然后进行幂函数拟合，得出高强度螺栓预紧力与定点声时t之间的关系，从而可根据定点声时t得到高强度螺栓预紧力的大小。本发明所提出的高强度螺栓预紧力的检测方法，设备轻便、检测效率高，为高强度螺栓预紧力的检测提供了一种方便、准确、快捷的测量方式。

技术领域

本发明涉及声波检测领域，具体涉及一种高强度螺栓预紧力的检测方法。

背景技术

当前，钢结构建筑已经大量使用在民用建筑以及厂房建设当中，钢结构在建筑领域里展现出尤为重要的姿态。高强度螺栓连接是20世纪中叶发展起来的一种钢结构节点连接方式。随着结构材料性能和标准件制造能力的提高，高强度螺栓在工程中得以越来越多的应用。高强度螺栓连接的连接质量对钢结构的稳定性尤为重要，预紧力过大时，会导致高强度螺栓强度破坏；预紧力过小时，会导致连接件松弛，因此，对于高强度螺栓预紧力的检测显得尤为重要。

目前在高强度螺栓预紧力的检测方法中，声波检测法作为一种设备轻便、容易激发、操作方便的测量方式而被引起重视，在现有技术中，一些研究人员通过分析螺杆中的声弹性效应，利用声弹性理论，得出声学参数与螺栓预紧力之间的关系，然而，此方式在进行标定实验时未考虑实际工程中钢板对测量结果的影响，因此，在实际工程中会产生较大误差，另外，在实际工程中，螺杆往往被埋在构件中，很难通过此方式来获取相应的特征参数。还有一些研究人员利用速度比法，即使用两种不同的声波(例如纵向波和剪切波)来获得波速比，从而来计算螺栓荷载，然而横波和纵波的两个单独的波速测量需要非常小心和精确，才能将换能器安装在螺栓头的表面上，并且不仅要以相同的压力，而且应在相同的位置将传感器压在螺栓头上。否则，接触条件和测量位置的微小变化会导致波速出现重大误差，因此，在实际工程中很难进行使用。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种高强度螺栓预紧力的检测方法，通过直接对高强度螺栓螺母进行声学特征研究，对获取的声学信息进行特定的数据处理，从而快速、稳定、精准的测量螺栓预紧力。

本发明提出的具体技术方案，包括以下步骤：

步骤a)在高强度螺栓的螺母上激发低频应力波，使应力波接收设备接收螺母对侧透射的声波信号；

步骤b)将步骤a所得的声波信号进行滤波处理，得到声波信号的时域图；

步骤c)将步骤b所得的时域信息进行小波降噪，获取降噪后的时域波形图；

步骤d)将步骤c提取的时域波形图进行归一化处理，并提取相应的定点声时t，将螺栓预紧力与相应的定点声时t进行幂函数拟合，得高强度螺栓预紧力与定点声时t之间的关系；

步骤e)将实际测量得到的定点声时t代入关系式(1)，得高强度螺栓的待测预紧力σ；

σ(t)＝at^b (1)

其中，a,b为常数，通过计算机拟合而得。

步骤a)中低频应力波为纵波。

上述低频应力波的频率范围选自4kHz～10kHz。

与现有技术相比，本发明提供的一种高强度螺栓预紧力检测方法，是通过对高强度螺栓螺母进行声学特性研究，将接收到的声波信号进行处理，从时域图中提取一种时域信号作为声学特征参数，将该参数定义为定点声时t，再将定点声时t对应的时域信号进行归一化及幂函数拟合，得出高强度螺栓预紧力与定点声时t(第一波谷所对应的声时)之间的关系，从而可根据定点声时t得到高强度螺栓预紧力的大小。