基于压电阻抗技术的螺栓松动检测试验研究.pdf

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1、第27卷第10期传感技术学报Vo1．27No．102014年10月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．2014ResearchonBoltLoosenDetectionBasedonPiezoelectricImpedanceTechnologyWANGTao，gANGZhiwu，SHA0Junhua，ILlYourong(KeyLaboratoryofMetallurgicalEquipmentandControl0厂胧nofEducation，WuhanUniversityofScienc

2、eandTechn0logy，Wuh0n430081，Chinn)Abstract：Fortheproblemofboltloosenessintheengineeringstructure，thepiezoelectricimpedancebasedmethodisinvestigatedandappliedtodetecttheboltloosenessstatus，andtheuniversaltestingmachineisusedtosimulatethechangesofboltpre—tighteningforceont

3、heboltedstructurefortheexperiments．Underdifferentpre—tighteningforce，theimpedanceanalyzerisutilizedtomeasuretheimpedanceofthePZT(LeadZirconateTitanate)piezoelectricpatcheswhichpastedonthemainstructure．Exploitingtherootmeansquaredeviation(RMSD)valueofadmittanceoftherealp

4、art，thedegreeofboltloosenessisidentified．Theresultsshowthat，thedamageindicatorstendedtodecreasewhiletheboltpre·-tighteningforceincreaseandthechangeofboltpre—tighteningforcecouldbeidentifiedbytheRMSD；boththepositionofPZTandtheroughnessofcontactsurfacehavecertaininfluence

5、sontheresultsofdamageindicator．Keywords：healthmonitoring；boltlooseness；piezoelectricimpedance；damageindicatorEEACC：7110；7130doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2014．10．004基于压电阻抗技术的螺栓松动检测试验研究术王涛，杨志武，邵俊华，李友荣(武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，武汉430081)摘要：针对工程结构中螺栓松动问题，采用万能试验机对螺栓联接结构进行加载模拟螺栓

6、预紧力的变化，在不同螺栓预紧力作用下，测量螺栓联接结构上所安装的压电材料的阻抗变化，利用压电导纳实部均方根偏差(RMSD)对螺栓的松紧程度进行识别；分析损伤指标(RMSD)随预紧力变化的规律和压电材料安装位置及联接结构接触面粗糙度对损伤指标的影响。试验结果表明：在不同频率段和不同预紧力的作用下，随着预紧力的增大，损伤指标呈减小的趋势；压电材料的安装位置和接触面粗糙度对损伤指标测量结果均有一定的影响；损伤指标可以较准确地识别螺栓预紧力的变化。关键词：健康监测；螺栓松动；压电阻抗；损伤指标中图分类号：TB381；TH701文献标识码：A文

7、章编号：1004—1699(2014)10—1321—05工程结构之间有多种连接方式，螺栓连接就是于压电阻抗技术的结构健康监测有了较深入的研一种在工程实践中应用最为广泛的连接方式。螺栓究，国内外学者将该项技术广泛的应用于工程结构在循环载荷的冲击和强迫振动的作用下会出现疲劳的健康监测。Bhalla等将压电材料粘贴在航空损伤和松动现象，螺栓的失效会造成灾难性的后果元件和钢筋混凝土桥上来进行压电阻抗实验，结果和重大财产损失。对于那些工作在恶劣环境下的螺证明压电阻抗技术用于结构健康监测的有效性；栓，其松紧程度和疲劳损伤往往难以直接判断，或者P

8、EAIRS等将该技术应用于煤气管道损伤的监测其健康状况经常被忽视。为了避免那些健康状况不中，发现该技术可以检测地下管道裂缝等损伤；卢翔良的螺栓带来的灾难性后果，对螺栓健康状况进行等_5将压电阻抗技术用于焊缝裂纹的监测，结