基于螺栓头部端面应变状态的螺栓松动检测研究

针对螺栓联接结构中的松动问题,提出了一种通过测量螺栓头部径向应变进而确定螺栓预紧力的方法。采用有限单元法分析了受不同预紧力作用下螺栓头部端面的应变状态,发现端面径向应变与所受预紧力之间存在较好的线性关系;并进一步对不同工况下的预紧力检测效果进行分析,发现螺栓在受到四种不同因素的影响下两者仍具有很好的线性关系。因此,可通过检测螺栓头部端面的径向应变,实现螺栓联接状态(表现为预紧力大小)的检测。设计了径向应变片,并制作了集成应变片的螺栓传感器,进行了实验研究。实验结果表明,螺栓头部端面径向应变与预紧力变化的线性关系明显,与有限元分析结果一致,说明所提出的方法和所设计的传感器能有效检测螺栓预紧力大小,进而实现对螺栓联接状态的检测,可作为螺栓联接结构健康检测的一种新途径。     

基于压电阻抗技术的螺栓松动检测试验研究

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。     

螺栓连接薄壁柱壳结构固有特性分析

本文以螺栓连接的薄壁柱壳结构为研究对象,基于ANSYS有限元分析软件,建立其精细有限元模型,并采用基于接触的预应力法分析系统的固有特性,通过与模态实验得到的系统振型和固有频率结果进行对比,验证所建模型的有效性和准确性,并在此基础上,分析系统转速和螺栓预紧力对系统固有特性的影响.研究结果表明：随着转速和预紧力的增加,结合面的连接刚度和系统刚度增加,系统的前6阶固有频率不断增加;转速较低时,预紧力对系统的固有特性的影响占主导;预紧力足够大时,转速对系统的固有频率的影响占主导.     

定力螺栓断裂的机理分析

本文通过对螺栓定力断裂机理进行分析及计算,分别从失效形式及断裂源找出导致螺栓断裂的原因,并对影响预紧力的因素逐一分析,得出预紧力与摩擦系数的关系,对为各类螺栓定力做好技术储备,并提出防范措施。     

基于压电时间反演法的螺栓松动检测研究

针对螺栓联接松动问题,研究了基于压电时间反演法的螺栓轴向力检测技术。采用压电材料分别作为激发器和传感器产生并接收超声波信号;利用时间反演技术的自适应聚焦效果及能有效提高信号信噪比的特性,将采集到的响应信号在时域上反演,作为激励信号再次发出,并采集二次激发后的聚焦信号,建立了聚焦信号幅值与螺栓预紧力的关系。实验结果显示,聚焦信号的幅值随着螺栓预紧力的增大而增大;当预紧力达到一定程度时聚焦信号会出现饱和现象;通过提高螺栓联接结构接触面粗糙度与接触面受力状态,能将饱和现象有效后移甚至消除,进而实现对整个螺栓额定载荷范围内螺栓预紧力的检测。基于压电时间反演法的螺栓松动检测技术在螺栓联接状态监测方面具有很好的应用前景。     

一种插转式连接装置的受力承压特性数值仿真

为明确软质输送管线中插转式软管连接装置的受力承压特性,保障输送介质的安全运输,通过分析其结构特点构造三维模型,运用仿真的方法,研究了插转式软管连接装置在工作压力和爆破压力下的临界螺栓预紧力,并分析了螺栓预紧力对软管的力学影响。结果表明,若保证插转式软管连接装置不发生拉脱,在工作压力下的临界螺栓预紧力需达到1.1628×10⁴ N以上,在爆破压力下的临界螺栓预紧力需达到3.5409×10⁴ N以上。此外,在工作压力下,软管所受最大等效应力随螺栓预紧力增大而不断增大。     

基于螺母外侧压电材料阻抗峰值频率变化的螺栓松动监测

对于地脚螺栓之类螺栓本体埋藏于结构中的螺栓联接装置,提出了一种将压电材料粘贴于螺母外侧面并通过测量压电阻抗峰值频率变化来反映螺栓联接状态的监测方法.结合有限元仿真,理论分析了该方法的基本原理.构建实验装置,实验以螺栓联接结构中螺母作为对象,采用万能材料拉伸试验机对螺栓联接结构进行加载,模拟螺母所受预紧力,并在不同预紧力下测量了粘贴在螺母侧面的压电材料的导纳信号,提取了其峰值频率,得到峰值频率随预紧力的变化规律.结果表明压电材料的导纳峰值频率随着螺栓预紧力增大而增大,且预紧力大小变化与频率变化成一定的线性关系,提出以峰值频率表征螺栓联接状态的方法,该方法具有较好的应用前景.     

不平行接触下的螺栓连接刚度及其转子动态特性

针对航空发动机的典型螺栓连接结构,以高温合金螺栓连接为对象,提出了考虑螺栓端头支撑面不平行接触下的连接刚度演化机理及其对转子模态的影响规律.将螺栓与被连接件各结合面的几何误差表征为螺栓端头的不平行接触,建立了拧紧过程和轴向加载过程仿真模型.通过改变支撑面的不平行度模拟几何偏差的影响,分析了不平行度从0°到2°时的连接结构力学性能,揭示了非理想接触下螺栓预紧力的变化规律以及应力分布规律,建立了考虑连接结构不平行度的转子模态仿真模型,揭示了连接刚度不均匀分布下的转子模态变化规律,为转子连接结构的设计及服役性能的评估提供参考.     

发动机螺栓连接强度有限元分析

用ANSYS校核6缸发动机的连接螺栓和飞轮的强度,结果表明:在预紧工况和最大扭矩工况下,连接螺栓的受力情况基本相同,飞轮的峰值应力出现在飞轮螺纹附近;当螺栓的拧紧力矩为95 N.m时,飞轮螺纹附近区域的最大拉应力为242 MPa,满足强度要求但裕量较小,螺栓最大应力在其材料的许用应力范围内.在实际安装过程中,螺栓拧紧力矩应小于95 N.m.该仿真分析结果可为6缸发动机飞轮制造提供参考.     

可调螺距螺旋桨叶根螺栓应力分析

针对可调螺距螺旋桨叶根螺栓头部与杆身圆角过渡区域应力集中的问题,根据弹性和弹塑性理论,利用MSCMarc分析叶根螺栓在预紧工况以及螺旋桨处于工作状态的应力分布情况．采用截面法和渗透接触法分别计算预紧力的加载．结果表明,螺旋桨处于工作状态下叶根螺栓头部与杆身圆角过渡区域产生较小的塑性变形,对叶根螺栓强度的影响较小;采用截面法和渗透接触法均能有效地模拟螺栓预紧过程．     

Abaqus在某发动机主轴承螺纹孔强度分析的应用

用AVL/Excite软件对某款发动机主轴承进行EHD分析,选择最危险时刻的主轴承载荷,将主轴承油膜压力结果映射到主轴承壁计算网格表面上,用Abaqus计算全局模型位移,并以此作为边界条件计算主轴承螺栓孔子模型的应力,通过FEMFAT对主轴承孔螺纹进行高周疲劳分析,对结果做出评价,提出结构改进建议.     

可变形NTS-Net的螺栓属性多标签分类

目的 螺栓是确保输电线路安全牢靠的基石,螺栓缺销、松动和锈蚀等缺陷是造成输电线路损坏甚至重大事故的重要原因之一。本文针对螺栓缺陷存在视觉不可分的问题,提出了一种改进NTS-Net（navigator-teacher-scrutinizer network）的螺栓属性多标签分类方法。方法 为了增强模型对不规则轮廓的处理能力,采用可变形卷积的ResNet-50网络作为特征提取网络从原图中提取全局特征。利用NTS-Net学习得到图像信息量最大的判别性局部区域。为了考虑不同局部特征对不同属性标签的不同影响,在局部特征与全局特征融合时引入通道注意力机制,提取特征的通道权重,获取关键通道特征以改善多标签分类效果。结果 实验结果表明,本文在螺栓多属性分类数据集上的平均分类精确率为84.5%,比采用传统的多标签分类精确率提升了10%~20%。结论 本文通过可变形卷积提升网络的特征提取能力以及引入通道注意力机制实现了对NTS-Net提供的局部特征的高效利用,为解决螺栓多属性分类中存在的问题提供了一种新的思路。     

动车底部螺栓快速定位方法

动车底部闸瓦部位的螺栓是列车制动系统中的一个重要零件,对列车的安全制动和行驶起着关键作用。对于列车零部件的维护,传统的人工检修模式显然不再适应当前铁路运输领域中高效率、高质量的检修要求。随着计算机技术和电子技术的发展,基于机器视觉的在线检测系统在工业测量领域正在发挥着越来越重要的作用。在室外复杂环境下,通过图像处理和分析的方法对螺栓进行自动检测和识别,是一种行之有效的方法,但是充满了挑战。提出了一种基于特征提取和机器学习相结合的方法,实现了螺栓的快速定位和检测。通过实验验证,提出的算法对外界复杂环境,特别是光线的变化,具有较强的鲁棒性。     

基于光纤Bragg光栅应变传感器的量测锚杆拉力研究

由于被锚固结构自身的风化作用和锚杆自身的受力,蠕动变形等会改变锚杆的受力状态。为了实时反映锚杆的受力状态,将光纤Bragg光栅应变传感器通过引脚沿轴向焊接在锚杆的杆体上。由于锚杆杆体受力带动光纤Bragg光栅应变传感器引脚间距发生变化,使得应变传感器内的光纤Bragg光栅中心波长发生移位。通过对光纤Bragg光栅中心波长移位量的测量,可以实现对锚杆轴向拉力的在线监测。锚杆拉力试验表明:拉力灵敏度为6.5 pm/kN,线性度为1.78%FS。     

一种矿用锚杆(索)长度无损测量方法

针对现有锚杆(索)长度检测方法操作复杂、检测精度低等问题,提出了一种基于磁致伸缩导波技术的矿用锚杆(索)长度无损测量方法,介绍了锚杆(索)长度测量原理、测量系统的设计方案以及测量操作方法,在实验室环境下完成了系统速度标定以及混凝土结构中的锚杆长度测量。实验结果表明,该方法的最大测量误差为2.66%,平均测量误差为0.33%,满足现有煤矿锚杆(索)长度测量应用要求。     

最优知识传递宽残差网络输电线路螺栓缺陷图像分类

目的 输电线路螺栓图像具有分辨率低和视觉信息较差的特点,针对螺栓缺陷图像分类时教师网络（大模型）参数量大、学生网络（小模型）分类精度低的问题,提出了一种最优知识传递宽残差网络输电线路螺栓缺陷图像分类方法,来弥补使用大小模型进行分类任务的局限性。方法 首先改变大模型宽度,即拓宽网络特征表达维度来增加向小模型传递的螺栓缺陷知识和简化小模型结构至3个残差块;然后为了选出传递螺栓缺陷知识性能最优的大模型,提出知识偏差的概念来可视化大模型向小模型螺栓缺陷知识传递的程度,综合分析不同宽度大模型利用知识蒸馏算法与注意力转移算法分别指导小模型训练后的分类准确率,并用知识偏差来确定最优知识传递模型;最后将最优知识传递模型利用知识蒸馏算法与注意力转移算法相结合指导小模型训练,尽可能提升小模型的螺栓缺陷分类性能。结果 在自建螺栓缺陷图像分类数据集上进行了验证,结果表明宽度为5的大模型向小模型传递螺栓缺陷知识性能最优,使小模型的螺栓缺陷分类准确率提高了5.56%,小模型与最优大模型的分类准确率只差2.17%,知识偏差为0.28,且小模型的参数量仅为大模型参数量的0.56%。结论 本文提出的最优知识传递宽残差网络输电线路螺栓缺陷图像分类方法,弥补了大小模型螺栓缺陷图像分类的局限性,实现了精度与资源消耗的平衡。     

V形卡箍密封性能数值仿真

为研究V形卡箍箍带厚度、V形槽厚度和螺栓预紧力对排气系统密封性能的影响,对V形卡箍密封性能进行有限元仿真.提出V形卡箍提供的轴向力是评价其密封性能的重要指标,结果表明卡箍结构及其螺栓预紧力是卡箍密封性能和结构可靠性的决定因素.