[发明专利]一种利用超声测量螺栓剪切力的方法

权利要求书

1.一种超声换能器结构，其特征在于：结构为螺栓头部或尾部至少为2个均匀分布相互独立的超声换能器。

2.根据权利要求1所述的一种超声换能器结构，其特征在于：所述螺栓头部或尾部沿圆周均匀设置若干个等圆弧形。

3.根据权利要求1所述的一种超声换能器结构，其特征在于：所述超声换能器为压电晶片或压电材料。

4.采用权利要求1所述的一种超声换能器结构，一种超声换能器结构的制备方法，其特征在于：利用螺栓紧固胶将压电晶片粘贴至螺栓头部或尾部平整端面，或使用PVD(物理气相沉积)溅射工艺在螺栓头部或尾部平整端面制备一层致密的压电材料作为超声换能器中的一种方法。

5.采用权利要求1所述的一种超声换能器结构，一种利用超声测量螺栓剪切力的方法，其特征在于：

S1：利用仪器对对制备好超声换能结构的螺栓进行超声检测；

S2：通过标定试验定量地建立起声时与剪切力的函数模型，得到剪切载荷标定系数K；

S3：选取任一个超声换能器在未受外界载荷的条件下对超声换能器进行一次超声测量，记录第一声时t₀，当螺栓在受剪切力状态时，再次对该超声换能器进行一次超声测量，得到第二声时t；

S4：通过公式计算得到剪切应力F_Q。

6.根据权利要求5所述的一种利用超声测量螺栓剪切力的方法，其特征在于：在步骤S1中为利用专用超声测量仪及配套的超声测量探头对设置好超声换能器的螺栓进行超声测量。

7.根据权利要求5所述的一种利用超声测量螺栓剪切力的方法，其特征在于：所述步骤S2中不同材料、规格和几何形状的螺栓函数模型系数会有所不同，因此需要分别进行标定试验，建立函数模型。

8.根据权利要求5所述的一种利用超声测量螺栓剪切力的方法，其特征在于：在步骤S3中受剪状态下的声时t与未受载状态下的声时t₀之差为Δt＝t-t₀，在步骤S4中的公式为；

F_Q＝K·Δt；

剪切应力F_Q，单位为千牛；

第一声时t₀，单位为纳秒；

第二声时t，单位为纳秒；

剪切载荷标定系数K。