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题名基于超声导波的螺栓轴向应力测量方法
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作者
杨宇
杨昌群
赵勃
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机构
广东宇成达通信科技有限公司
国家石油天然气管网集团有限公司华南分公司
哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所
哈尔滨工业大学超精密仪器技术及智能化工业和信息化部重点实验室
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出处
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2024年第3期280-291,共12页
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基金
国家重点研发计划资助项目(2022YFB3403904)。
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文摘
风电叶片是风力发电机的核心部件,叶片螺栓不仅是承受复杂应力的零件,也是承受最高负载的零件。为避免螺栓断裂造成危险隐患和经济损失,设计了一种基于超声导波的在役螺栓轴向应力测量系统,可实现对多种型号螺栓轴向应力的精确测量。首先,通过数值计算得到超声导波群速度频散曲线,基于胡克定律和声弹性效应建立了螺栓轴向应力与超声导波声时的线性数学模型,并在COMSOL软件中通过仿真验证了单纵波换能器实现超声导波应力测量的有效性。然后,针对超声导波回波信号模态混叠以及实际测量中噪声对超声导波声时测量结果的干扰,利用基于回波补偿的降噪算法实现了对实际测量信号的降噪处理,并采用经验小波变换算法对超声导波回波信号进行了模态分解,利用互相关法得到超声导波模态的精确声时。最后,通过实验测试完成了18种型号的螺栓在30%~90%屈服强度内的轴向应力的精确测量,相对测量误差小于2%。研究结果有助于改进螺栓装配工艺以及规范工人操作流程。
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关键词
叶片螺栓
轴向应力测量
超声导波
频散曲线
经验小波变换
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Keywords
blade bolt
axial stress measurement
ultrasonic guided wave
dispersion curve
empirical wavelet transform
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分类号
TH73
[机械工程—精密仪器及机械]
TP216
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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