Page 93 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 刘广兴等： 用纵横波声时比法测螺栓轴力 1203

试验时将螺栓穿过空心油缸和测力计安装，两
端用垫片和螺母固定，用垫片调整夹持长度，经测量
夹持长度为486 mm。
在探头晶片面涂抹少量横波耦合剂，用专用夹
具 (图 6，拧紧盖) 将纵横波探头安装固定于螺栓端
面，接通纵横波探头线，试验准备完成。

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图 4 横波耦合剂
Fig. 4 Ultrasonic transverse wave couplant

2.3 试验台的搭建

本试验在长沙飚能超声试验室进行。使用的主
要设备为通用螺栓预紧力标定平台 (图 5)，该平台
采用空心油缸给螺栓加载拉力，空心测力计用于测
量螺栓实际受力大小，测力计精度为 0.01 kN。此
外，该平台还自带超声激励及采集硬件和标定测量
软件，能精确采集到纵横波的回波声时，声时测量精 图 6 螺栓及探头安装
Fig. 6 Bolt and probe installation
度为 1 ns。标定测量软件可自动计算双波系数，为
便于读者理解，本文双波系数计算将单独列出计算 2.4 试验步骤
依据和过程(见3.1节标定计算)。 按螺栓序号依次在标定台上进行试验。先对
1# 和 2# 螺栓进行标定，然后根据标定的系数对
3#∼5# 螺栓进行测量验证。标定及验证操作方法
ቇॷ෴Ꭴ 类似，具体为：螺栓和探头安装完后，首先测量并
记录螺栓未受力状态下的零应力纵横波声时，然后
通过标定台对螺栓进行拉力加载，以 50 kN 为起始
฾ҧᝠ 测量拉力，30 kN 为步长，350 kN 为最终拉力 (根据
风场力矩标准，M36叶根螺栓工作拉力在300 kN左
右)，通过标定软件 (图 7) 测量并记录每次加载完毕

图 5 试验用标定台 后的纵横波声时。分别加载并测量和记录 5 根螺栓
Fig. 5 Test calibration table 的声时和受力数据。

图 7 标定测量软件
Fig. 7 Calibration measurement software