基于声弹性原理环槽铆钉夹紧力超声波检测方法的研究

左世斌 贾云龙 张钦 董帅 邓涛 赵祥云

摘要：为解决环槽铆钉夹紧力在役检测的难题，本文基于声弹性原理，提出了利用环槽铆钉轴向应力与铆接前后超聲波纵波传播的时间差的线性关系，间接检测环槽铆钉夹紧力的方法。结合环槽铆钉结构及安装方法的特殊性，选择合的超声波反射界面，消除了套环径向挤压和铆钉尾牙塑性带了的检测误差和检测不确定性，大幅度提高了夹紧力的检测精度。

关键词：超声波;声弹性原理;夹紧力;环槽铆钉

中图分类号：TH823                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）02-0129-02

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环槽铆钉起源于20世纪60年代的美国，最早是为解决轰炸机在航母上频繁降落产生巨大振动，导致夹板上螺栓松动、连接失效的问题。经过几十年的发展环槽铆钉已经成功应用在航空航天、铁路车辆、铁路轨道、重型汽车和钢结构等领域。但环槽铆钉在受冲击、材料蠕变或连接结构变形等的影响下，其夹紧力（等效与螺栓的预紧力）可能发生衰减，从而影响结构的使用性或安全性，因此环槽铆钉夹紧力的精确测量和在役监控具有重要的实际意义和工程应用价值。

超声波检测螺栓预紧力技术是近年来发展并在实际工作中得到应用较为广泛的方法，其利用超声波的声弹性原理，通过超声纵波在螺栓本体中传播时间变化间接检测其预紧力的大小，具有以下优势：

①超声波检测不破坏被检测件样品，可以做到不降低螺栓的性能。

②超声波检测技术可以实现一个通道多颗螺栓的预紧力检测和监控。……