基于应变的螺栓轴向紧固力测量及衰减规律的研究

为了对地铁客车室门机构螺栓联接进行测量,以获得螺栓拧紧过程中轴向紧固力的大小以及拧紧之后轴向紧固力的衰减变化规律,采用了一种专用螺栓应变片法,通过螺栓拉伸试验机和高精度应变测量仪进行标定,拟合得到螺栓轴向紧固力与应变的关系式,并应用于实际装机状态下的测量,获得了螺栓拧紧时及拧紧后轴向紧固力的数据。测量结果表明,和静态工况相比较,动态工况下螺栓轴向紧固力的衰减速度较快,残余力比值较小,即拧紧后螺栓轴向紧固力下降较多。     

基于扭矩法和超声法检测螺栓预紧力的误差分析

文中分析了螺栓预紧力测量中的扭矩法和超声法的检测精度。基于扭矩法和超声法的检测原理,设计出检测装置,采用这2种方法对同类型紧固螺栓的预紧力进行了测量分析,并根据测量结果,分析了采用扭矩法和超声法测量紧固螺栓预紧力的测量误差。结果表明,在实验室环境下,与扭矩法相比,采用超声法测量螺栓预紧力的误差更小。     

液压拉伸法紧固法兰螺栓的载荷损失研究

法兰连接系统被广泛应用于航天、石油、化工等相关领域，法兰发生泄漏会造成严重的危害，故法兰螺栓的紧固工作显得尤为重要。工程中常用液压拉伸法来紧固管法兰螺栓，鲜有学者对液压拉伸紧固法兰螺栓的螺栓载荷损失情况展开研究。在研究螺栓载荷损失情况时，首先进行螺栓材料的力学性能测试试验来测试螺栓材料的弹性模量、屈服强度等力学性能参数，为拉伸紧固试验提供理论计算；然后按照ASME PCC-1中对螺栓分步拉伸紧固的方法，采用3种不同的拉伸应力且每种拉伸应力下均运用四步加压法对其进行紧固；最后根据螺栓剩余载荷和拉伸力的关系可以得出螺栓载荷损失的情况。结果表明，35CrMo的M27螺栓的温度越高，其弹性模量和屈服强度越低；拉伸紧固螺栓时，螺栓所受拉伸载荷越大，则螺栓载荷的损失率也越大。     

电磁超声单向应力横纵波联合测量方法研究

针对单向应力检测时厚度不均匀及拉伸变形等严重影响应力检测精度的难题,提出一种电磁超声横纵波联合测量单向应力的方法.通过基于洛伦兹力换能机理,优化设计出电磁超声纵波与横波探头,可有效提高回波信号的信噪比与幅值大小.分析了纵波与横波应力-声时差关系,建立了横纵波联合的单向应力电磁超声测量模型.利用自制的铝合金7075螺栓模拟件,开展了单向应力-声时差系数标定及横纵波联合应力测试实验,并与基于应变片的实测值进行了比较,验证了所设计电磁超声探头和应力测量方法的有效性.     

AP1000蒸汽发生器人孔法兰螺栓预紧力校核

根据在施工现场采用螺栓拉伸机不能松动由扭矩扳手紧固的AP1000蒸汽发生器(SG)人孔法兰螺栓现象,简要分析了蒸汽发生器在生产和安装期间选用的扭矩控制法、伸长量控制法等预紧方法。对螺栓在紧固、松动后的扭矩-预紧力、伸长量-预紧力分别进行了校核计算,得出了用螺栓拉伸机松动比用扭矩扳手紧固产生的预紧力小是造成施工现场不能用螺栓拉伸机松动由扭矩扳手紧固的人孔法兰螺栓现象的根本原因。最后建议,无论采用扭矩控制法还是伸长量控制法,应在保证SG人孔法兰密封性的前提下,通过校核螺栓预紧力,使扭矩控制法和伸长量控制法产生的螺栓预紧力相互匹配,以确保无论采用哪一种螺栓紧固方法都能满足螺栓的拆装需要。     

高温下法兰系统温度分布及螺栓载荷变化

建立了高温下法兰-螺栓-垫片实验装置,采用热电偶测量温度,并采用中温应变片测量螺栓载荷,试验研究不同法兰内壁温度下,各组件的温度分布以及螺栓载荷的变化规律;同时,建立了与试验工况相同的高温法兰稳态热-结构耦合有限元模拟模型,利用试验数据对模拟结果进行了验证。结果表明,高温下沿法兰内壁至法兰外沿会形成明显的温度梯度。法兰内壁、法兰外壁、螺栓、法兰外沿4个位置的温度依次降低。在本试验的法兰、螺栓及垫片属性下,随着法兰内壁温度升高,螺栓载荷降低,且载荷的均匀程度也降低。试验结果与数值模拟结果表明,采用有限元模型研究高温下法兰密封性能是可行的。     

超声波监控法兰连接中螺栓的预紧力研究

本文在对超声波测厚计测量螺栓栽荷的基础试验工作中,通过对试件螺栓的标定试验求取螺栓系数K,进而在模拟管法兰连接的试验装置上对螺栓的实际预紧载荷进行测量和调整试验,同时与应变计复测的结果作了比较。结果表明,经过改设声速微调器的超声波测厚计和探头耦合器用于监控法兰连接螺栓的预紧载荷能满足工程要求,螺栓载荷的平均值偏差为2%。用于调整残余螺栓力时,螺栓裁荷与平均值的偏差在士10～15%范围内。     

螺栓紧固力矩下限控制的工程实践

通过研究配合转矩监视的转角控制策略的某螺栓连接结构,介绍了一种常规装配过程中螺栓可靠性的验证方法。首先通过螺栓标定建立起螺栓载荷变形标准,装配前做好螺栓长度测量、记录、标记等准备工作,通过大量拧紧数据统计,找出螺栓拧紧设备监控的动态力矩最小值附近的螺栓进行螺栓长度测量,与实验前螺栓长度进行对比,并对照螺栓标定数据,即可判别螺栓轴向紧固力是否符合标准要求,从而判断出该极限情况下螺栓连接是否可靠。     

柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统

为解决现有触觉力标定系统不易实现对柔性触觉传感阵列中任意触觉单元进行标定,且存在精度低、不易操作等弊端,设计并研制了一种柔性触觉传感阵列力觉标定及加载系统。利用STM32F103VET6高性能微处理器控制步进电机以联动S型高精度压力传感器实现二维力的精确加载与标定,并将标定信息于上位机实时图形化显示。介绍了标定平台的结构特点、工作原理及系统软硬件设计,通过对系统误差分析及平台标定测试,可实现二维力加载范围0~50 N,法向与切向精确度为0.18%FS。触觉力加载应用实验表明,该加载平台具有较高的测量精度和较强的实用性,为不同结构单元的柔性触觉传感阵列二维力标定及加载提供了便利。     

离心泵轴向力测试系统的设计

离心泵轴向力是影响设备安全运行的重要因素,准确测试其轴向力对泵组安全管理运行及故障诊断具有重要的意义.为实现泵组轴向力的精确测量,本文设计了轴向力测试系统,采用正交试验和有限元分析方法得到了内置式轴向力测试弹性元件最优结构,结合SRSS3-1应力在线检测仪设计了测试电路系统和标定装置,并进行了静态标定及误差分析,得到了F-ε标定曲线,同时测试了多台离心泵在变工况下的轴向力,证明了该测试系统具有较高的稳定性和可靠性,表明本文具有较高的经济使用价值和理论意义,为工程机械的轴向力测量及研究提供了参考。     

螺栓紧固力超声测量方法

报道了最新研制成功的用于螺栓轴向紧固力测试的超声波应力仪。该仪器通过测量超声波纵波声时与温度，并根据纵波声时、温度与应力的关系，由仪器中的微处理器计算出实际应力，该仪器可广泛用于各种阀门的螺栓紧固力测试，保障设备的质量与安全。     

基于电磁超声技术的高强度螺栓轴力测量仪

基于电磁超声技术,研制了一款手持式高强度螺栓轴力测量仪,具有非接触、无需打磨、无需耦合剂和实时测量的特点.设计了可同时激发横波和纵波的电磁超声探头,实现了双波法轴力测量,能够解决在役螺栓长度未知的问题;设计了基于FP GA的高频大功率脉冲发射模块和低噪声信号调理模块,实现了电磁超声探头的激励与超声信号的接收;设计了基于...     

大口径法兰三维力学有限元分析

建立了螺栓法兰联接大口径法兰的三维有限元模型，在考虑垫片非线性和接触非线性的基础上，研究了预紧工况和承压工况下螺栓、垫片等元件的受载与变形情况。研究表明螺栓外侧应力与预紧力成正比且随着内压的升高而增加：螺栓内侧应力与预紧力成正比但随着内压的升高而降低；法兰偏转量对垫片和螺栓的应力影响较大，随着内压的升高法兰偏转量增加，垫片变形量减小但不均匀性增加。     

废热锅炉与乙烯裂解炉出口管连接法兰泄漏原因探讨

针对废热锅炉与乙烯裂解炉出口管连接法兰经常出现泄漏的问题,对法兰外表面温度进行了测量,并采用有限元分析软件ANSYSY模拟了裂解炉炉管对法兰的作用力。由法兰测量温度计算出螺栓的热应力较大,同时发现法兰存在着明显的周向温差,这些因素会严重影响法兰的密封性能。数值模拟结果表明：炉管对法兰的作用力主要是沿Y方向上的拉力和绕Z轴的弯矩。操作时螺栓的热应力与辐射段炉管对法兰作用力引起的螺栓最大附加应力之和过大,因此,在法兰、垫片和螺栓设计时必须重视这些影响因素。螺栓套筒可以起到补偿螺栓热应力的作用,当螺栓和套筒做成等截面、同材料、同温度、等长度时,螺栓在有套筒时承受的附加热应力仅为无套筒时的1/3。采用套筒可以有效改善法兰密封性能,具有实际意义。     

汽轮机进气法兰联接螺栓紧固力矩分析与计算

通过对兰州石化某装置汽轮机进汽管线连接法兰的金属密封垫片紧固力进行分析,校核出该汽轮机进汽管线法兰连接金属密封垫片实现可靠的密封所必需的预加紧固力,依据力矩和螺栓预紧力之间的关系,实现通过力矩来控制进汽法兰连接的预加紧固力,来确保进汽法兰连接的稳定性、密封的可靠性。     

任意端面螺栓的转矩系数理论计算

螺栓连接是工程建设中常用的连接方式,工业现场常采用紧固力矩值控制螺栓预紧力的方式以保证其可靠性。转矩系数是螺栓紧固力矩与预紧力之间的比例系数,对确定合适的紧固力矩范围至关重要。目前关于转矩系数的研究主要集中在圆环端面螺栓,对其他端面螺栓的研究较少。根据螺栓紧固受力分析,构建了螺栓预紧的力学模型,以极坐标描述螺栓端面内外轮廓的方式,推导出了任意端面螺栓转矩系数的精确计算公式。通过搭建简易转矩系数测量系统,对圆环端面、六角端面、T型端面螺栓进行实验验证。实验结果与理论计算一致,证明了转矩系数理论计算公式的准确性。     

核电站主泵法兰连接螺栓超声检测控制系统设计

传统手动超声检测系统效率低、漏检率高,制约了主泵法兰连接螺栓检测业务的发展,为此设计研发了主泵法兰连接螺栓在线自动超声检测系统。介绍了该超声检测系统结构组成、功能应用及相应的控制策略,通过采用PC机+Galil卡的分布式控制方式,以图形化编程语言LabVIEW编写系统控制软件,实现伺服电机的控制和扫查路径规划。试验证明,该系统具有良好的操作性,能有效提高主泵法兰连接螺栓缺陷的检出率和定位精度,可适用于其他大型螺栓的超声检查,具有广泛适用性。     

大型设备螺栓予紧力超声测量技术研究

螺栓紧固联接广泛应用于机械、化工、交通、电力、航空等部门的大型设备和结构，螺栓予紧力是否合适将直接关系到结构和设备的工作可靠性和安全性。超声测量螺栓予紧力这种方法，因其无损、快速、方便易行区精度较高而受到人们的关注。近年来，美英等国～些公司相继推出了专用的超声螺栓应力测定仪，并已投入工程应用，但由于价格昂贵，难于推广。我国在前几年已做了一些研究工作，并研制了螺栓应力仪，但尚未采用微机技术，现场使用不方便。为使这项测试技术能推广应用，使大型重要设备的运行更加安全可靠。课题组开展了大型设备螺栓于紧力…     

基于虚拟材料模型的螺栓松动预测研究

螺栓连接在风力发电机等复杂装备中得到了广泛应用。设备的工作载荷及机械振动会引起螺栓松动,导致螺栓连接失效,严重影响设备的正常运行。为此,以海上风力发电机塔筒连接螺栓为研究对象,建立了螺栓结合面连接刚度模型,进行了塔筒法兰连接螺栓的松动状态预测研究。首先,建立了螺栓结合面刚度,通过虚拟材料模型对其进行了表征,探究了预紧力对虚拟材料层模型的影响特性,为有限元模型提供了参数;然后,通过力锤实验,并结合实测数据建立了高精度的有限元模型;最后,通过法兰连接件的前10阶扭转、弯曲固有频率,以任意两阶模态的频率变化平方比、预紧力变化前后频率相对变化比分别作为螺栓定位、定量指标,进行了螺栓松动预测。研究结果表明：随着预紧力的增加,固有频率呈现逐渐增大的趋势,但灵敏度稍有下降;通过对螺栓松动测试结果的统计可得,螺栓松动定位识别精度达到95.24%;单、多螺栓预紧力下降程度定量精度分别为93.4%、90.2%;基于虚拟材料模型的螺栓松动预测方法具备精度高、通用性强的特点,可为螺栓连接的数字孪生实时监测提供重要参考。     

核反应堆压力容器主螺栓夹紧式支撑法兰设计

核反应堆压力容器主螺栓支撑法兰是反应堆压力容器主螺栓超声扫查的重要附件,针对不同堆型的主螺栓,从通用性角度出发,设计出一种可夹紧式支撑法兰,通过实验对传统支撑法兰与可夹紧式支撑法兰进行了性能对比,实验测试结果表明,该支撑法兰较传统支撑法兰安全性及稳定性均有所提升,可满足主螺栓超声检验的需求。