【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超声无损检测，具体涉及一种螺栓应力检测装置及检测方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、螺栓是一种机械紧固件，被广泛应用在航空航天、仪器仪表、交通车辆和船舶桥梁等领域。螺栓通过螺纹可以将多个不同部件紧密连接起来，在工业设备中具有极为重要的应用。随着工业的快速发展，设备的运行时间和运行状态越来越被重视。近年来，由于螺栓引发的设备安全问题日益增加，不仅引发设备损坏，甚至造成了巨大的人员伤亡。
3、如何监测设备螺栓的运行状态是工业领域一个亟需解决的关键问题。准确监测螺栓的应力状态对于设备技术监督和寿命评估具有重要意义，螺栓过拧可能导致螺栓断裂，相反过松则会导致螺栓松动，从而引起设备振动、滑移。
4、目前，最常用的手段是超声波螺栓应力检测法，通过分别测量零应力下和应力下的超声波声时完成对螺栓应力状态的表征，再结合数学公式便可推导出螺栓的应力状态。
5、但是，超声波应力检测法还不够成熟，相关公式仍需在试验中进一步完善，如何模拟在役螺栓的应力状态是完善超声波应力检测法的关键。
6、目前，应用最为广泛是液压拉力试验机，但是，液压拉力试验机无法准确模拟螺栓拧紧过程，并且在拉伸过程中会使螺栓的夹持长度发生变化，造成较大的计算误差。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种螺栓应力检测装置及检测方法，采用扭矩试验机模拟在役螺栓的应力状态，最大程度还原
2、根据一些实施例，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种螺栓应力检测装置，包括相互连接的扭矩试验机和超声应力检测仪；
4、所述扭矩试验机，用于测量待测螺栓零应力下的纵横双波声时，并通过旋转待测螺栓螺母加载扭矩，测量待测螺栓加载扭矩下的纵横双波声时，在所述零应力下的纵横双波声时和加载扭矩下的纵横双波声时的测量过程中，所述扭矩试验机对所述待测螺栓的夹持长度保持一致；
5、所述超声应力检测仪，用于基于所述零应力下的纵横双波声时和加载扭矩下的纵横双波声时，计算待测螺栓应力。
6、进一步地，所述扭矩的加载为自小到大梯度加载。
7、进一步地，所述扭矩试验机包括纵横双波探头，所述纵横双波探头，通过耦合剂放置于待测螺栓端部，用于测量纵横双波声时。
8、进一步地，所述纵横双波探头包括金属外壳以及设置于金属外壳内部的背衬、复合晶片和声匹配层；
9、所述声匹配层设置于金属外壳的一端，所述声匹配层上设置若干复合晶片，所述复合晶片上方覆盖所述背衬。
10、进一步地，所述金属外壳呈凸形，两端开口且中空，所述声匹配层设置于所述金属外壳的直径较窄的一端。
11、进一步地，所述扭矩试验机包括螺栓固定器，所述螺栓固定器，用于固定所述待测螺栓。
12、进一步地，所述扭矩试验机包括依次设置的负载设备、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器以及动力设备。
13、本专利技术的第二个方面提供一种螺栓应力检测方法，基于如第一方面所述的一种螺栓应力检测装置，包括：
14、扭矩试验机测量待测螺栓零应力下的纵横双波声时；
15、扭矩试验机通过旋转待测螺栓螺母加载扭矩后，测量待测螺栓加载扭矩下的纵横双波声时；
16、超声应力检测仪基于所述零应力下的纵横双波声时和加载扭矩下的纵横双波声时，计算待测螺栓应力；
17、其中，在所述零应力下的纵横双波声时和加载扭矩下的纵横双波声时的测量过程中，所述扭矩试验机对所述待测螺栓的夹持长度保持一致。
18、进一步地，所述扭矩的加载为自小到大梯度加载。
19、进一步地，所述待测螺栓应力的计算采用纵横双波法公式：
20、
21、式中，和为待测螺栓加载扭矩下的纵横双波声时，和为待测螺栓零应力下的纵横双波声，a是螺栓双波系数，σ是待测螺栓应力。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
23、本专利技术采用扭矩试验机模拟在役螺栓的应力状态，最大程度还原了力矩扳手进行螺栓加载的过程，并且加载过程中螺栓的夹持长度不变，克服了传统的液压拉力试验机拉伸螺栓导致夹持长度改变的缺点，大大降低的试验误差，大大提高了在役螺栓应力状态模拟的准度，在螺栓应力检测领域具有巨大的应用潜力。
24、本专利技术采用纵横双波探头测量纵横双波声时，纵横双波探头采用低阻尼、窄频带宽脉冲的直探头，大大提高了在役螺栓应力检测的便捷性和准确性。
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1.一种螺栓应力检测装置，其特征是，包括相互连接的扭矩试验机和超声应力检测仪；
2.如权利要求1所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述扭矩的加载为自小到大梯度加载。
3.如权利要求1所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述扭矩试验机包括纵横双波探头，所述纵横双波探头，通过耦合剂放置于待测螺栓端部，用于测量纵横双波声时。
4.如权利要求3所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述纵横双波探头包括金属外壳以及设置于金属外壳内部的背衬、复合晶片和声匹配层；
5.如权利要求4所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述金属外壳呈凸形，两端开口且中空，所述声匹配层设置于所述金属外壳的直径较窄的一端。
6.如权利要求1所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述扭矩试验机包括螺栓固定器，所述螺栓固定器，用于放置所述待测螺栓。
7.如权利要求1所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述扭矩试验机包括依次设置的负载设备、第一联轴器、扭矩传感器、第二联轴器以及动力设备。
8.一种螺栓应力检测方法，基于如权利要求1
9.如权利要求8所述的一种螺栓应力检测方法，其特征是，所述扭矩的加载为自小到大梯度加载。
10.如权利要求8所述的一种螺栓应力检测方法，其特征是，所述待测螺栓应力的计算采用纵横双波法公式：
...【技术特征摘要】
1.一种螺栓应力检测装置，其特征是，包括相互连接的扭矩试验机和超声应力检测仪；
2.如权利要求1所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述扭矩的加载为自小到大梯度加载。
3.如权利要求1所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述扭矩试验机包括纵横双波探头，所述纵横双波探头，通过耦合剂放置于待测螺栓端部，用于测量纵横双波声时。
4.如权利要求3所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述纵横双波探头包括金属外壳以及设置于金属外壳内部的背衬、复合晶片和声匹配层；
5.如权利要求4所述的一种螺栓应力检测装置，其特征是，所述金属外壳呈凸形，两端开口且中空，所述声匹配层设置于所述金属外壳的...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏祥赛，刘广兴，蒲英俊，崔伟坛，冯云国，李圣争，岳衡，张洋，付天孟，朱广栋，张瑞峰，李志明，孙伟，关洪光，李正利，潘子华，李新梅，菅明健，邵明星，张广成，胡志宏，姜波，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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