[发明专利]用于测量螺栓连接结构安装预紧力的测量套和测量系统

说明书

本发明提供了一种用于测量螺栓连接结构安装预紧力的测量套，包括：感测段、第一接触端、第二接触端和通孔，其中，所述感测段位于所述第一接触端和所述第二接触端之间；所述通孔贯穿所述感测段、所述第一接触端和所述第二接触端，连接螺栓的螺柱适于穿过所述通孔；所述感测段沿其周向具有侧壁，所述侧壁包括至少一个支撑件和至少一个悬挂件，所述支撑件连接所述第一接触端和所述第二接触端，所述悬挂件连接所述第一接触端或所述第二接触端。使用本发明的测量套替换螺栓连接结构中的金属被连接件，可以等效获得螺栓连接结构的安装预紧力和环境温度之间的关系，从而实现对不同高温环境下螺栓连接结构内部安装预紧力的实时、可靠测量。

技术领域

本发明主要涉及引用螺栓连接结构的工程领域，尤其涉及一种用于测量螺栓连接结构安装预紧力的测量套和测量系统。

背景技术

螺栓连接结构是一种广泛应用于工程领域的机械连接方式。螺栓连接指连接螺栓穿过多个被连接件的安装约束孔，配合拧紧螺母和垫圈实现被连接件的机械连接并施加安装预紧力。安装预紧力是影响螺栓连接结构连接功效的重要参数。安装预紧力多指在机械连接结构内部，在受到工作载荷之前，为了增加连接结构的可靠性、紧密性和连接刚度，以防止受到载荷后被连接零部件间出现分离和相对滑动而预先施加的安装力，多依靠连接件的弹性力实现。在室温下，可以通过一些方法测量螺栓连接结构的安装预紧力，例如采用力传感器直接测量，或者测量螺栓的伸长量。

陶瓷基复合材料(Ceramic matrix composite,CMC)是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料，具有耐高温、高强度和模量、密度小和抗腐蚀性强等优异性能。在航空航天热端结构部件上，常常涉及到陶瓷基复合材料和金属材料部件之间的连接结构。在高温环境下，材料弹性模量下降，陶瓷基复合材料和金属材料的热变形膨胀不同，使陶瓷基复合材料和金属材料部件间的螺栓连接结构内部安装预紧力数值随着环境温度变化而产生显著变化，进而对连接功效产生显著影响。然而，由于陶瓷基复合材料和金属材料部件的服役环境温度通常在500℃以上，目前的室温下的安装预紧力测量方法难以应用到该环境中，也无法实现温度剧烈变化过程中的安装预紧力的实时测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适于高温环境下的测量螺栓连接结构安装预紧力的测量套和测量系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于测量螺栓连接结构安装预紧力的测量套，其特征在于，包括：感测段、第一接触端、第二接触端和通孔，其中，所述感测段位于所述第一接触端和所述第二接触端之间；所述通孔贯穿所述感测段、所述第一接触端和所述第二接触端，连接螺栓的螺柱适于穿过所述通孔；以及所述感测段沿其周向具有侧壁，所述侧壁包括至少一个支撑件和至少一个悬挂件，所述支撑件连接所述第一接触端和所述第二接触端，所述悬挂件连接所述第一接触端或所述第二接触端。

在本发明的一实施例中，所述悬挂件包括感应元件布置板和连接杆，所述悬挂件通过所述连接杆与所述第一接触端或所述第二接触端相连接，所述连接杆沿所述通孔径向的宽度小于所述感应元件布置板的宽度。

在本发明的一实施例中，所述侧壁还包括镂空结构，所述镂空结构将所述支撑件和所述悬挂件隔开。

在本发明的一实施例中，所述侧壁包括内凹段，所述内凹段向所述通孔所在的位置凹进，所述至少一个支撑件和所述至少一个悬挂件位于所述内凹段。

在本发明的一实施例中，所述侧壁包括多个所述支撑件，所述多个支撑件沿所述感测段的周向均匀分布。

在本发明的一实施例中，所述侧壁包括多个所述悬挂件，所述多个悬挂件沿所述感测段的周向均匀分布。

在本发明的一实施例中，所述支撑件上布置有应变感应元件，所述应变感应元件适于感测高温环境下所述支撑件的应变。

在本发明的一实施例中，所述感应元件布置板上布置有应变感应元件，所述应变感应元件适于感测高温环境下所述悬挂件的应变。