基于壓電主動傳感技術的螺栓聯(lián)接狀態(tài)監(jiān)測傳感器研究.pdf

1、螺栓聯(lián)接狀態(tài)改變會引發(fā)聯(lián)接設備運行出現(xiàn)故障，以致造成經(jīng)濟損失甚至人身傷害，因此對螺栓聯(lián)接結構進行實時監(jiān)測具有重要意義。本文利用壓電主動傳感技術結合超聲波在接觸界面的傳播特性，設計了一種可監(jiān)測螺栓聯(lián)接狀態(tài)的墊片型傳感器，并對其涉及到的原理、設計方法以及適用性進行了研究。本文的主要研究內容:
　　1)結合壓電主動傳感法、赫茲接觸理論、超聲波在接觸界面的傳播特性以及時間反演法，推導出螺栓聯(lián)接界面接觸面積、通過接觸面的超聲波能量與螺栓預緊

2、力三者之間的關系，得出超聲波反演聚焦信號峰值（透射波能量）隨螺栓預緊力單調變化的結論。
　　2)基于壓電主動傳感技術設計了一種宏觀接觸面積可控的墊片型傳感器，用以監(jiān)測螺栓聯(lián)接狀態(tài)（表現(xiàn)為預緊力大?。４_定了墊片型傳感器的設計方法，分析了影響接觸面積的相關因素，結果表明，通過合理選擇尺寸參數(shù)，墊片型傳感器可適用于監(jiān)測不同型號、不同預緊力的螺栓。
　　3)通過建立有限元模型，模擬了超聲波在墊片型傳感器接觸界面的傳播過程，以及獲取

3、了超聲波的能量信息，得到超聲波透過接觸面積的能量與螺栓預緊力間的關系。從數(shù)值分析上驗證了所設計的墊片型傳感器的有效性，為實驗分析奠定了基礎。
　　4)搭建了實驗平臺，對所設計的墊片型傳感器監(jiān)測螺栓聯(lián)接狀態(tài)進行實驗研究，實驗結果表明，聚焦信號的峰值與螺栓預緊力的關系曲線變化明顯，聚焦信號峰值隨著預緊力的增大而增大，所設計的傳感器能有效監(jiān)測螺栓聯(lián)接狀態(tài)。本文提出的基于壓電主動傳感技術的墊片型傳感器在螺栓聯(lián)接狀態(tài)監(jiān)測方面具有很好的應用前