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压电阻抗技术用于智能螺栓的实验研究
  • ISSN号:1001-3997
  • 期刊名称:《机械设计与制造》
  • 时间:0
  • 分类:TN712.5[电子电信—电路与系统] TH703.2[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室,湖北武汉430081
  • 相关基金:国家自然科学基金(51375354,51278084); 湖北省自然科学基金资助项目(2011CDA121)
中文摘要:

针对工程结构中的螺栓连接件易松动的问题,进行了基于压电阻抗技术(EMI)的螺栓松动监测实验。实验将锆钛酸铅压电陶瓷材料(PZT)直接粘贴在螺栓和螺母上,通过万能试验机对螺栓施加不同的拉力来模拟螺栓预紧力的变化,采用精密阻抗分析仪提取不同螺栓和螺母上压电材料的导纳信号,引入基于电导纳的均方根偏差(RMSD)损伤指标,建立螺栓松动程度和预紧力之间的对应关系。试验结果表明,不同型号的螺栓和螺母上安装的压电材料都可以感知预紧力的变化;得到了损伤指标(RMSD)和预紧力之间的定量对应关系;通过分析损伤指标和预紧力之间的关系可得到螺栓的松动情况,并且可直接定位松动的螺栓。研究表明基于压电阻抗技术的智能螺栓(智能螺母)可以实现松动自检测。

英文摘要:

For the bolt joint loosing problem, an experimental study on detecting bolt looseness based on the electro-mechanical impedance (EMI) had been implemented. Lead zirconate titanate piezoelectric ceramic (PZT) was bonded on bolts and nuts directly. The universal testing machine was used to simulate the pre -tightening force of bolt. Impedance analyzer was used to measure the admittance of PZT , and the damage index based on root means square deviation (RMSD) of admittance had been introduced to identify bolt looseness quantitatively. The relationship between RMSD damage index and pre-tightening force had been achieved through the experiments. The experiment results show that, PZTs bonded on different models of bolts and nuts can identify the variation of bolt pre-tightening force, and it can also position the loosened bolt directly. EMI based smart bolt (smart nut) can realize looseness self-detection.

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期刊信息
  • 《机械设计与制造》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国教育部
  • 主办单位:辽宁省机械研究院 东北大学
  • 主编:张义民
  • 地址:沈阳市皇姑区北陵大街56号
  • 邮编:110032
  • 邮箱:mdm1963@163.com
  • 电话:024-86899120 86894543
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-3997
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1140/TH
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,中国科技核心期刊,辽宁省优秀科技期刊一等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:30635