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基本信息
- 項目名稱：
- 聲發(fā)射技術(shù)用于監(jiān)測螺栓斷裂的實驗研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡介：
- 本文利用聲發(fā)射技術(shù)對螺栓塑性變形和斷裂進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)聲發(fā)射技術(shù)對螺栓工作情況的監(jiān)視及檢測，并對聲發(fā)射技術(shù)對螺栓異常情況的實時監(jiān)測進(jìn)行推廣應(yīng)用。
- 詳細(xì)介紹：
- 傳統(tǒng)的螺栓故障診斷方法具有一定的局限性、事后性，如用著色探傷僅能檢測表面裂紋、只能在停機(jī)之后或者拆卸螺栓之后進(jìn)行檢測，不能及時檢測故障及時檢修。本文通過聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測螺栓上緊過程及機(jī)械工作過程中的故障，并通過實驗驗證聲發(fā)射技術(shù)用于螺栓故障診斷的可行性。在實驗過程中首先，對信號通過降噪處理，然后通過小波分析、相關(guān)分析等技術(shù)和方法，對螺栓裂紋、塑性形變和摩擦狀態(tài)進(jìn)行分析，獲得了螺栓發(fā)生故障時的一些特征參數(shù)：1) 在正常工作時，螺栓主要由于振動、撞擊、摩擦等所產(chǎn)生的聲音頻域主要集中在0-125Khz；2) 由于螺栓塑性變形和斷裂引起聲發(fā)射所產(chǎn)生的頻率主要集中在125-250Khz；3) 螺栓塑性變形時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的振鈴計數(shù)比斷裂時產(chǎn)生的小的多。且斷裂所產(chǎn)生的聲發(fā)射主要集中在很短的一段時間內(nèi)。，最終根據(jù)以上相關(guān)參數(shù)的數(shù)值范圍及變化來診斷螺栓是否發(fā)生故障及故障模式。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：實現(xiàn)利用聲發(fā)射技術(shù)檢測螺栓在安裝和使用過程中出現(xiàn)的塑性變形和斷裂。 基本思路：利用聲發(fā)射儀器檢測和記錄螺栓在被拉過程中產(chǎn)生塑性變形和斷裂時所發(fā)出的聲發(fā)射信號，通過對信號進(jìn)行分析處理找出螺栓在發(fā)生塑性變形和斷裂時的特點。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 由于聲發(fā)射技術(shù)是一種新興的探傷技術(shù)，在很多領(lǐng)域尚未得到充分的利用。本文利用聲發(fā)射技術(shù)對螺栓塑性變形和斷裂進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)聲發(fā)射技術(shù)對螺栓異常情況的監(jiān)視及檢測，并對聲發(fā)射技術(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 在緊固件的失效分析中，螺栓的失效最多、也最為常見，而螺栓的斷裂失效則占螺栓失效的80%左右，嚴(yán)重威脅著整個構(gòu)件的安全。因此，我們有必要、特別是對重要設(shè)備也必須對螺栓進(jìn)行監(jiān)測，防止斷裂發(fā)生。由于螺栓的結(jié)構(gòu)、形狀和受力形式比較復(fù)雜經(jīng)常發(fā)生各種形式的斷裂失效。傳統(tǒng)的螺栓故障診斷方法具有一定的局限性、事后性，如用著色探傷僅能檢測表面裂紋、只能在停機(jī)之后或者拆卸螺栓之后進(jìn)行檢測，不能及時檢測故障及時檢修。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 螺栓連接結(jié)構(gòu)在上緊狀態(tài)下受外力的作用會發(fā)生塑性變形，甚至產(chǎn)生斷裂。本文在自制的實驗臺上，利用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測螺栓工作過程中的狀態(tài)變化，利用聲發(fā)射參數(shù)分析方法對聲發(fā)射檢測信號進(jìn)行時域分析，頻域分析及小波分析。結(jié)果表明：1）在正常工作時，螺栓主要由于振動，撞擊，摩擦等所產(chǎn)生的聲音頻域主要集中在0-125Khz；2) 由于螺栓塑性變形和斷裂引起聲發(fā)射所產(chǎn)生的頻率主要集中在125-250khz；3) 螺栓塑性變形時產(chǎn)生的聲發(fā)射信號的振鈴計數(shù)比斷裂時產(chǎn)生的小的多。驗證了聲發(fā)射技術(shù)用于連接螺栓狀態(tài)辨識的可行性。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1]耿榮生，沈功田，劉時風(fēng)．聲發(fā)射信號處理和分析技術(shù)[J]．無損檢測，2002，24(1)：23—28． [2]李耀東，黃成祥，侯力等．疲勞裂紋的聲發(fā)射信號檢測技術(shù)．自動化測試．2004(6)：504～506
同類課題研究水平概述
- 聲發(fā)射技術(shù)是1950年由德國人凱澤(J.Kaiser)開始研究的，1964年美國應(yīng)用于檢驗產(chǎn)品質(zhì)量，從此獲得迅速發(fā)展。1964年美國首先將聲發(fā)射檢測技術(shù)應(yīng)用于火箭發(fā)動機(jī)殼體的質(zhì)量檢驗并取得成功。此后，聲發(fā)射檢測方法獲得迅速發(fā)展。 可以用聲發(fā)射鑒定不同范性變形的類型，研究斷裂過程并區(qū)分?jǐn)嗔逊绞?，檢測出小于 0.01mm長的裂紋擴(kuò)展,研究應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆，檢測馬氏體相變，評價表面化學(xué)熱處理滲層的脆性，以及監(jiān)視焊后裂紋產(chǎn)生和擴(kuò)展等等。在工業(yè)生產(chǎn)中，聲發(fā)射技術(shù)已用于壓力容器、鍋爐、管道和火箭發(fā)動機(jī)殼體等大型構(gòu)件的水壓檢驗，評定缺陷的危險性等級，作出實時報警。在生產(chǎn)過程中，用聲發(fā)射技術(shù)可以連續(xù)監(jiān)視高壓容器、核反應(yīng)堆容器和海底采油裝置等構(gòu)件的完整性。聲發(fā)射技術(shù)還應(yīng)用于測量固體火箭發(fā)動機(jī)火藥的燃燒速度和研究燃燒過程，檢測滲漏，研究巖石的斷裂，監(jiān)視礦井的崩塌，并預(yù)報礦井的安全性。 雖然聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用廣泛，但是任然未出現(xiàn)該技術(shù)在螺栓故障檢測方面的應(yīng)用?，F(xiàn)階段螺栓故障診斷方法具有一定的局限性、事后性，如用著色探傷僅能檢測表面裂紋、只能在停機(jī)之后或者拆卸螺栓之后進(jìn)行檢測，不能及時檢測故障及時檢修。本文利用聲發(fā)射技術(shù)監(jiān)測螺栓工作過程中的狀態(tài)變化，利用聲發(fā)射參數(shù)分析方法對聲發(fā)射檢測信號進(jìn)行時域分析，頻域分析及小波分析，從而驗證了聲發(fā)射技術(shù)用于連接螺栓狀態(tài)辨識的可行性。
