[发明专利]基于FBG传感器检测螺栓连接结合面面压的标定方法

说明书

本发明属于连接件结合面压力检测技术领域，基于FBG传感器检测螺栓连接结合面面压的标定方法。该方法是在使用基于FBG传感器的螺栓紧固结合面面压检测方法的基础上，结合具体实验参数设计出一套完整的标定方法，包括等效环形被连接件、被连接件上FBG传感器埋设槽以及整个标定过程的设计。解决了同时检测结合面处多点面压或者结合面情况较为复杂情况下标定过程比较繁琐且难于控制的问题，标定过程更为简单而且极大的提高了标定效率，使得这种结合面压力检测方法得到更广泛的应用。

技术领域

本发明属于连接件结合面压力检测技术领域，具体的为一种基于FBG传感器检测螺栓连接结合面面压的标定方法。

背景技术

在进行工程重大装备零部件组装以及高精密零件装配时，常用到螺栓连接，但是一直以来螺栓预紧力以及连接结合面压力都难以精确控制，结合面上压力控制不准确以及安装后结合面压力分布不均匀，都会严重影响连接的刚度及设备的整体性能，在重大装备装配中，如航空发动机中的高压、低压涡轮轴，高压压气机盘鼓等零件中存在大量的螺栓连接，精确控制连接面压力大小以及分布均匀性可以有效提高设备性能。因此，在这些重大装备装配中，获得一种测量准确可靠、能够用于实际的结合面压力检测方法就显得尤为重要。

随着高端装备的发展及日益的精量化，实现对结合面参数的准确检测尤为迫切，不仅要求掌握压力的分布规律更要实现压力大小的精准检测。目前，在螺栓连接中已有超声检测法、薄膜法等进行结合面压力的检测与分析，超声检测法能够实现对结合面接触面积、压力分布等参数直接进行无损检测，但是其易受噪声影响，而且检测精度低严重限制了这种方法的应用；采用薄膜传感器法可以实时检测结合面压力，但是很难应用于实际情况，薄膜传感器无法取出，而且可能对连接产生影响，无法进行标定，以上方法均存在各自应用中的局限性。

针对以上检测手段的弊端，基于FBG传感器检测螺栓连接结合面面压的方法有其独特的优点，噪声等外界因素对FBG传感器的检测影响很小，而且其直接检测应变量大小，精度较高，很大程度提高了检测精度；其能够在对结合面破坏极小的情况下，有效检测出结合面压力的具体值，避免了在结合面处嵌入压力传感器的弊端。但是要同时检测结合面处多点面压或者结合面情况较为复杂时，标定过程就会比较繁琐且难于控制，严重限制了这种方法的应用。本发明是基于这种结合面面压检测方法提出了一种合理、可靠的标定方法，使标定过程更为简单而且极大的提高了标定效率，使其应用更加方便。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，针对一种基于FBG传感器的螺栓连接结合面面压检测方法，发明了一种方便而且可靠的应变-结合面压力标定方法。该方法是在使用基于FBG传感器的螺栓紧固结合面面压检测方法的基础上，结合具体实验参数设计出一套完整的标定方法，包括等效环形被连接件、被连接件上FBG传感器埋设槽以及整个标定过程的设计。解决了同时检测结合面处多点面压或者结合面情况较为复杂情况下标定过程比较繁琐且难于控制的问题，标定过程更为简单而且极大的提高了标定效率，使得这种结合面压力检测方法得到更广泛的应用。

本发明的技术方案：

基于FBG传感器检测螺栓连接结合面面压的标定方法，步骤如下：

(1)等效环形被连接件尺寸的确定

FBG传感器埋设槽的位置确定在环形被连接件的半径中点处，方向垂直与所在的半径，先确定临界粘贴长度(CAL)：

CAL＝l_c＝9.24/k (1)

其中：D是埋设槽宽度；G_c是胶体剪切模量；r_g是裸光纤半径；E_g是光纤弹性模量；rm-rg是光纤与基体之间胶体厚度；

再确定等效环形被连接件的半径尺寸R：