STFT-IP时频特征提取技术的螺栓松动识别方法

王九龙，盛俊杰，蒋家勇，温金鹏，肖世富，张周锁

（1.中国工程物理研究院 总体工程研究所，四川 绵阳 621999；2.西安交通大学 机械工程学院，西安 710049）

螺栓联接作为简单有效的联接方式之一，具备安装简单、拆卸方便、成本低廉等优点，因此被广泛应用于航空航天、交通运输、化工等行业。由于实际工况的复杂性和不确定性，螺栓联接结构经常会面临恶劣的工作环境，长期承受交变负载带来的振动、冲击和疲劳。从而导致螺栓连接结构出现松动甚至脱落，影响整个机械设备正常运转，严重时还会造成重大的经济损失和人员伤亡。因此，建立可靠有效的螺栓预紧状态监测手段具有重要的工程意义。

按照检测原理划分，目前常用的螺栓松动检测方法包括基于经验观察和直接测量的方法、基于声学检测的方法、基于结构振动特征识别的方法和基于压电阻抗（EMI）的监测技术。其中通过划线观察和扭矩扳手测量的方式最为简单直观，但是对于复杂结构难以操作，且测量精度有限。此外，有学者提出了基于应变的螺栓预紧力测试手段，通过螺栓应变间接测量螺栓轴向预紧力，但是该方式受螺栓安装形式和传感器布置限制[1]。还有学者提出利用声波监测螺栓预紧状态，包括声发射原理和超声波等，具有较高的测量效率和精度，但是精密仪器容易受环境干扰[2-4]。基于压电阻抗技术的方法也被广泛应用于螺栓状态监测，该方法可对微小变形、裂纹敏感，可实现螺栓松动的早期监测，但是压电片和主体结构的耦合导致阻抗计算模型十分复杂[5-7]。……