[发明专利]一种螺栓接触面域及面压分布测量装置及方法

权利要求书

1.一种螺栓接触面域及面压分布测量装置，其特征在于，包括试验螺栓(1)、法兰(4)以及下连接件(5)；

其中，所述法兰(4)上开设有通孔，所述法兰(4)的结合面通过所述试验螺栓(1)穿过通孔与所述下连接件(5)连接，所述法兰(4)的结合面上周向布置有多个电涡流位移传感器(2)，所述下连接件(5)的结合面不同直径位置处分别布置有光纤位移传感器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓接触面域及面压分布测量装置，其特征在于，所述试验螺栓(1)与法兰(4)之间设置有压力传感器(7)。

3.根据权利要求1所述的一种螺栓接触面域及面压分布测量装置，其特征在于，所述法兰(4)的非结合面上布置有拉压力传感器(3)。

4.根据权利要求3所述的一种螺栓接触面域及面压分布测量装置，其特征在于，所述拉压力传感器(3)共设置两个，两个拉压力传感器(3)以所述试验螺栓(1)中心为准对称布置。

5.根据权利要求1所述的一种螺栓接触面域及面压分布测量装置，其特征在于，所述光纤位移传感器(6)设置在所述下连接件(5)与所述法兰(4)的接触区域内。

6.根据权利要求1所述的一种螺栓接触面域及面压分布测量装置，其特征在于，所述光纤位移传感器(6)的长度不小于所述下连接件(5)的长度，所述光纤位移传感器(6)的探针头直径不大于0.2mm。

7.一种螺栓接触面域及面压分布的测量方法，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的螺栓接触面域及面压分布测量装置，包括如下步骤：

拧紧试验螺栓(1)施加预紧力并逐渐加大，所述法兰(4)和下连接件(5)结合面的接触表面层中的L1、L2层、M1、M2层和N1、N2层逐层开始产生变形，所述光纤位移传感器(6)和电涡流位移传感器(2)分别读取接触表面层的变形量并记录，获取面压分布；

所述光纤位移传感器(6)检测到的输出信号为零的位置处即为接触面域的边界处，完成螺栓接触面域测量。

8.根据权利要求7所述的一种螺栓接触面域及面压分布的测量方法，其特征在于，还包括被连接件的刚度测量，具体包括如下步骤：

拧紧试验螺栓(1)施加预紧力，所述法兰(4)上设置加力螺母对法兰(4)施加轴向外载荷；

设置在所述下连接件(5)上的光纤位移传感器(6)测量获取所述法兰(4)和下连接件(5)接触区域的结合面变形量；

设置在所述法兰(4)上的电涡流位移传感器(2)测量获取所述法兰(4)和下连接件(5)接触区域的位移量，其中，位移量包括结合面变形量和法兰变形量；

将所述电涡流位移传感器(2)测量获取的位移量与所述光纤位移传感器(6)测量获取的结合面变形量作差，计算得到被连接件的刚度。

9.根据权利要求8所述的一种螺栓接触面域及面压分布的测量方法，其特征在于，所述法兰(4)上设置加力螺母对法兰(4)施加轴向外载荷包括：

对法兰(4)施加与预紧力大小相等、方向相同的轴向力；

或者对法兰(4)施加与预紧力大小相等、方向相反的轴向力。