温度对超声波波速及应力测量的影响

导出了螺栓轴向应力与超声波纵、横波声时及温度的简捷的关系式,讨论了温度引起螺栓轴向应力超声波测量的误差,测出了温度对声速的影响系数,简化了测量过程。实验结果表明应力<250MPa,应力超声测量的绝对误差<10MPa。     

螺栓应力的超声测量

采用超声波法测量了螺栓应力,理论推导得出超声波声时差与应力之间的线性关系。通过制动器螺栓的声时差-应力关系的标定试验,可得到同型号螺栓的材料系数。提出在线实时检测风电机组螺栓轴向应力的方法,通过远程上位机操作界面可实现人机对话,完成螺栓应力从检测到预警的整个过程。     

螺栓轴向应力超声测量技术

简要介绍螺栓轴向应力超声测量的基本原理和测量方法，推导了螺栓伸长量和轴向应力的计算公式，介绍了测试过程中探头的选择、表面状态要求、温度补偿以及测量的适用条件。实际应用表明，该方法容易实施，测量精确度较高。     

35CrMo钢弹性应力与超声纵横波的声时比关系

利用拉伸试验机和超声应力检测仪，对水电机组蜗壳螺栓(35CrMo钢)进行轴向拉伸，测定其在拉伸过程中的应力值及其对应的超声横波和纵波传播时间，获得横波与纵波的声时比，建立弹性应力与超声横波与纵波声时比之间的定量关系，为利用超声波实时测定螺栓弹性应力提供依据。结果表明，在35CrMo钢所承受的轴向弹性应力处于钢的弹性变形范围内时，超声横波与纵波声时比与弹性应力之间呈线性关系。对该模型进行误差分析，结果表明，利用超声横波与纵波测定的应力值与实际应力值之间的误差为0.04%～2.08%,满足工程要求。     

1000MW机组汽轮机高温螺栓缺陷研究

某1000MW机组火电厂汽轮机的C-422材料高温螺栓采取超声波检测发现异常反射信号,然后通过现场渗透检测和磁粉检测,结合光谱分析逐一排除缺陷产生的可能因素,并最终确定了该缺陷为采用镍基焊丝进行冷补焊造成的。通过对该螺栓进行硬度测量,发现其母材、焊缝以及热影响区存在较大硬度梯度,尤其焊缝组织的硬度最低,使之成为该螺栓的最薄弱点。同时,对螺栓进行应力测试分析,发现焊缝中心的轴向应力特别大,且轴向和切向均为拉伸的应力状态,导致螺栓的拉伸屈服极限大大降低,减弱了螺栓的使用性能。     

温度影响下的螺栓轴向应力超声检测

通过对螺栓的轴向应力检测模型进行优化处理，直接建立了螺栓轴向应力与纵波、横波渡越时间比的平方的关系。优化后的模型能同时修正温度的影响，模型中各项参数只与螺栓的材料、温度变化有关。利用8.8级M20×130螺栓的各项拟合参数，对其自身、同型号、同材料螺栓在0～300 MPa, 0～40℃的应力检测精度与温度修正进行验证。结果表明其自身应力检测与温度修正误差分别为0～15.1 MPa, 3.31～10.22 MPa;同型号螺栓的应力检测误差为1.1～24.3 MPa;同材料螺栓的两种误差分别为1.9～26.9 MPa, 3.25～19.03 MPa。这说明优化后的模型具有足够的可靠性且适用于同材料螺栓的轴向应力评估与温度影响修正，在工程应用中能有效提高工作效率。     

螺栓横向剪力的超声检测

介绍了螺栓轴向应力检测的原理,设计了一种受剪夹具,采用超声检测法研究了在不同扭矩下剪力和时延的线性关系。结果表明,在不同扭矩下,剪力与时延呈线性关系,但斜率不一样,可为超声波法测量螺栓剪力提供依据。     

基于超声双波法的螺栓紧固力在线测量

为了保证螺栓处于稳定的连接状态,螺栓上需要施加一定大小的紧固力。现阶段,在役螺栓紧固力的测量仍是一个技术难题。提出了利用超声横波、纵波的双波声时比值法测量螺栓紧固力,并进行了测量验证,结果表明：双波法有较高的检测精度。研究了影响双波法测试精度的因素,提出了温度修正系数以补偿温度对螺栓紧固力测量的影响。该方法实现了在役螺栓紧固力的测量,具有较高的工程应用价值。     

弹性模量对异种材料螺栓连接性能的影响

利用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,分析被连接件弹性模量对螺栓连接结构力学性能和动态响应的影响;使用光学显微镜和扫描电子显微镜分析螺纹表面损伤,并讨论被连接件弹性模量对螺栓连接结构疲劳寿命的影响。结果表明：随着被连接件材料弹性模量增大,连接结构松弛系数Z增大,螺栓内力系数Φ和应力幅σ_α减小;螺栓螺纹承载面上存在剥落坑、犁沟以及塑性流动痕迹,且被连接件弹性模量越大,螺纹表面损伤程度越低,螺栓剩余轴向力越高,服役寿命提高。     

高强度螺栓表面开裂原因分析

高强度螺栓材料为42CrMoA钢,强度等级为10.9级,在热处理后发现沿轴向开裂。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、直读光谱仪、能谱分析仪和显微硬度计等手段,对开裂螺栓进行了宏观、化学成分、硬度、金相、能谱和开裂面电子形貌分析后,得出该螺栓开裂的主要原因是在使用前原材料表面存在锻造折叠,经过拉拔后呈线状分布,形成应力集中,热处理淬火时充当了裂纹源,在强大的淬火应力作用下诱发了热处理轴向开裂。     

2219铝合金残余应力非线性超声表面波检测实验研究

铝合金板材表面或内部存在残余应力时,将会产生明显的非线性声学现象,这对于评价铝合金残余应力提供了新的思路。采用高能超声测试系统、数字示波器和计算机等组建非线性超声表面波检测系统,结合X射线应力测试方法,分别对淬火态和去应力退火态下的铝合金表面0°应力及相同区域内的超声非线性系数进行测量。结果表明:超声相对非线性系数和残余应力数值存在一定的对应关系,说明超声非线性系数可作为评价表面残余应力的特征量。当表面应力变小时,同区域的超声非线性系数会在一定程度上相应减小,并在输出电压水平升高时趋于稳定值。     

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 高强度螺栓材料为42CrMoA钢，强度等级为10.9级，在热处理后发现沿轴向开裂。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、直读光谱仪、能谱分析仪和显微硬度机等手段，对开裂螺栓进行了宏观、化学成分、硬度、金相、能谱和开裂面电子形貌分析后，得出该螺栓开裂的主要原因是在使用前原材料表面存在锻造折叠，经过拉拔后呈线状分布，形成应力集中，热处理淬火时充当了裂纹源，在强大的淬火应力作用下诱发了热处理轴向开裂。     

碳纤维复合材料疲劳损伤的非线性超声评价方法

对T700型碳纤维复合材料进行不同应力比作用下的疲劳损伤试验,利用非线性超声检测技术对施加不同疲劳周次后的试件进行测量,以获取不同工况下复合材料疲劳损伤过程中的非线性系数。结果表明,疲劳试件在疲劳寿命的50%左右时,相对非线性系数对材料特性的影响程度比较大,可以作为材料疲劳损伤评价的特征参量之一。     

盲孔法测量HT300铸件残余应力的应变释放系数研究

在利用盲孔法测量铸件残余应力时,有几个比较重要的试验参数:铸件材料的弹性模量、泊松比,以及应变释放系数。选择HT300灰铸铁作为试验材料,首先对其物性参数(弹性模量和泊松比)进行准确测量。在此基础上,研究HT300材料应变释放系数随拉应力的变化趋势,以及贴片和钻孔偏差对试验结果的影响。结果表明:HT300材料应变释放系数随拉应力的增加而减小,贴片和钻孔偏差引起的试验误差随拉应力的增加而不断被放大。     

高强度螺栓钢的研究及发展趋势

0　前言众所周知 ,高强度螺栓的强度水平分别为 8.8、9.8、1 0 .9和 1 2 .9级四个级别 ,所用材料通常为调质处理的中碳钢或中碳合金钢。随着汽车、摩托车、机械、建筑、轻工等各个生产部门的发展 ,对各类紧固件 (如螺栓、螺钉、螺母等 )所用材料提出了更高的要求 ,如在汽车、摩托车的高性能化和轻型化 ,建筑结构的高层化以及大桥超长化等方面 ,对作为联接零件的螺栓提出了高设计应力和轻型化的要求。其中尤以汽车、摩托车制造业的要求最为强烈 ,原有汽车、摩托车用螺栓特别是发动机螺栓已难以满足发动机高应力化的要求。大批量螺栓生产中大…     

某无人机螺旋桨联接螺栓断裂失效的多学科分析与改进

某型无人机在试飞试验中螺旋桨的4根30Cr Mn Si A联接螺栓发生早期断裂失效故障。综合材料失效分析、表面完整性分析、断裂强度分析、结构动力学分析、载荷-时间历史分析、螺纹联接设计分析和螺纹加工工艺分析的多学科分析方法,确定了造成接螺栓早期断裂失效的多重因素。结果表明,除4号螺栓外,其余3根螺栓均属于疲劳断裂失效。造成疲劳断裂的主要原因如下:该无人机海运中联接螺栓未进行腐蚀防护,导致螺栓遭受了海洋大气环境腐蚀,加上较大的螺栓预紧力,螺纹根部产生了腐蚀剥落和应力腐蚀损伤,大幅降低了螺栓的抗疲劳性能;试飞时发动机工作转速与螺旋桨的1节径3阶模态固有频率吻合,致使螺旋桨产生了共振,从而使联接螺栓遭受了共振疲劳载荷作用。在此基础上提出抗疲劳建议:在储运和使用中对螺栓进行腐蚀防护;避免发动机长时间工作在共振转速附近;应采用滚压加工螺纹以提高螺栓的疲劳强度;调整螺旋桨盘螺栓孔的位置,降低螺栓工作载荷;将螺钉联接设计改为螺栓联接设计,以避免铝合金内螺纹变形;适当减小螺栓预紧扭矩,以降低疲劳载荷的平均应力水平。     

螺栓连接预紧力对结构疲劳性能的影响

针对螺栓连接预紧力对疲劳寿命的影响,首先基于有限元法分析结构的承载能力和抗变形能力,提取了结构单元节点应力张量,再通过应力组合转换及2种应力修正(Goodman和FKM)方法,基于雨流分析法和Miner累计损伤准则,对在复杂外载荷作用下的航空发动机冷端螺栓连接结构进行疲劳寿命预测.结果表明:通过螺栓预紧载荷的合理选取,...     

基于非线性超声谐波法的混凝土构件应力检测

由于线性超声波法对混凝土早期应力不敏感,而非线性超声谐波法可以反映材料裂纹及应力演化特征,提出了基于非线性超声谐波效应的混凝土应力检测方法。该方法利用混凝土材料裂纹演化与超声波非线性二次谐波效应的关系,建立了混凝土轴向应力与非线性响应声学参数的本构关系模型,明确了其主要影响参数。最后通过混凝土标准试样的超声谐波应力检测试验,将所得结果与本构模型进行了对比分析,验证了提出的检测方法的有效性,为工程上混凝土的应力检测提供参考依据。     

不锈钢螺栓断裂原因分析

飞机在飞行一段时间后,输油管卡箍上的螺栓发生断裂。通过宏观检查、基体材料化学成分分析、断口宏观微观分析、能谱分析、硬度测试和金相检验等方法对断裂螺栓进行了分析。结果表明:螺栓的断裂性质为应力腐蚀;环境介质和工作应力的共同作用,使螺栓在应力集中的T型连接处产生应力腐蚀断裂;未按要求状态进行最终热处理导致螺栓组织异常、硬度偏高,从而增加了螺栓的应力腐蚀敏感性,对断裂的发生起到了促进作用。     

考虑单向拉伸横向应变演化的本构模型材料参数测定

有限元数值模拟的精度不但与本构模型的描述能力有关,而且与其材料参数的测定方法密切相关。该文以由Hill1948屈服函数和Swift等向强化模型组成的本构模型为例,比较了不同的材料参数测定方法对单向拉伸的轴向应力-轴向应变、横向应变-轴向应变试验数据的预测能力。参数测定方法采用了两种,一种是传统方法,即使用r值计算屈服函数系数,采用轧制方向单向拉伸应力-应变数据拟合强化模型参数;另一种是考虑单向拉伸横向应变演化的反向优化法,即使用不同方向单向拉伸轴向应力-轴向应变和横向应变-轴向应变试验数据,同时求解屈服函数和强化模型的材料参数。结果表明,当使用传统方法时,所得材料参数不能很好描述与轧制方向成45°方向的单向拉伸数据;当使用考虑单向拉伸横向应变演化的反向优化法时,所得材料参数能够较准确描述各个方向的单向拉伸力学性能。