螺栓连接孔边应力测量方法和系统与流程

本发明涉及螺栓连接孔边应力测量方法和系统。

背景技术：

在结构装配中，常采用干涉配合进行螺栓连接，以提高紧固件孔结构的疲劳性能。在连接时，可能出现被连接件间的间隙和孔的干涉量等因素与设计偏离的现象，而这些偏离又无法消除，只能进行强迫装配。针对偏离装配，如何清楚掌握装配结构应力和结构性能显得尤为重要。

为了能够得到螺栓装配后的孔边应力状态，需要现场精确测量得到孔边应力。目前有文献研究表明可以通过数值计算方法计算得到孔边应力，但数值计算用到的孔径、杆径、预紧力等参数的测量与实际还是存在一定差异，导致数值计算仍不能精确表达真实结构的强度。而且，由于各种空间限制和干涉的原因(例如螺栓头和螺母压在被连接板表面)难以实现在现场结构中测量孔边应力。

对于现场测量孔边应力，有些专利提出了一些方案。例如，专利cn201510707570(一种拉压载荷作用下线弹性板椭圆孔边应力集中系数的测量方法)，通过制备相同的构件进行圆孔的应力测量，推算椭圆孔的应力集中。专利cn201120097942(复合材料开孔结构的孔边应力检测系统)，通过对钻孔周边光栅进行定位和测量得到应力。然而，上述专利都未解决在装配原结构孔边螺母区域测量应力的问题。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于，克服现有螺栓连接孔边应力测量方法和系统的上述缺陷，提供一种新的螺栓连接孔边应力测量方法和系统，实现螺栓连接孔边应力的精确测量。

本发明的以上目的通过一种螺栓连接孔边应力测量方法来实现，该螺栓连接孔边应力测量方法包括：

在被连接件表面的孔边粘贴应变片，粘贴后进行应变测量；

将螺栓打入所述被连接件的孔中，打入后再次进行应变测量；

将测量辅助垫板套设在所述螺栓上，其中，所述测量辅助垫板中开设有凹槽，套设时使所述应变片容纳于所述凹槽中，使所述测量辅助垫板压至所述被连接件上；

将替代螺母安装在所述螺栓上，拧紧后再次进行应变测量。。

根据上述技术方案，本发明的螺栓连接孔边应力测量方法能起到以下有益技术效果：实现螺栓连接孔边应力的精确测量。

较佳的是，螺栓连接孔边应力测量方法还包括：将所述替代螺母拆下，将所述测量辅助垫板拆下，清除所述应变片，安装正式螺母。

较佳的是，所述测量辅助垫板包括手柄部和一体形成于所述手柄部的凸台部，所述凹槽开设于所述凸台部中。

较佳的是，在将替代螺母安装在所述螺栓上时，扶住所述手柄部以防止所述测量辅助垫板转动。

较佳的是，所述替代螺母与所述正式螺母相同。

本发明的以上目的还通过一种螺栓连接孔边应力测量系统来实现，该螺栓连接孔边应力测量系统包括：

应变片，所述应变片粘贴在被连接件表面的孔边；

螺栓，所述螺栓被打入所述被连接件的孔中；

测量辅助垫板，所述测量辅助垫板套设在所述螺栓上，其中，所述测量辅助垫板中开设有凹槽，套设时使所述应变片容纳于所述凹槽中，使所述测量辅助垫板压至所述被连接件上；

替代螺母，所述替代螺母构造成：在所述测量辅助垫板套设在所述螺栓上且压至所述被连接件上之后，所述替代螺母安装在所述螺栓上。

根据上述技术方案，本发明的螺栓连接孔边应力测量系统能起到以下有益技术效果：实现螺栓连接孔边应力的精确测量。

较佳的是，螺栓连接孔边应力测量系统还包括正式螺母，所述正式螺母构造成：在将所述替代螺母拆下、将所述测量辅助垫板拆下、清除所述应变片之后，安装所述正式螺母。

较佳的是，所述测量辅助垫板包括手柄部和一体形成于所述手柄部的凸台部，所述凹槽开设于所述凸台部中。

较佳的是，在将替代螺母安装在所述螺栓上时，扶住所述手柄部以防止所述测量辅助垫板转动。

较佳的是，所述替代螺母与所述正式螺母相同。

附图说明

图1是本发明一实施例的螺栓连接孔边应力测量方法的流程图。

图2是本发明一实施例的螺栓连接孔边应力测量系统的示意图。

图3是本发明一实施例的螺栓连接孔边应力测量系统的测量辅助垫板的立体图。

附图标记列表

1、螺栓

2、应变片

3、测量辅助垫板

4、被连接件

5、替代螺母

31、手柄部

32、凸台部

33、凹槽

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计、制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

图1是本发明一实施例的螺栓连接孔边应力测量方法的流程图。图2是本发明一实施例的螺栓连接孔边应力测量系统的示意图。图3是本发明一实施例的螺栓连接孔边应力测量系统的测量辅助垫板的立体图。

如图1-3所示，根据本发明的螺栓连接孔边应力测量方法包括：

在被连接件4(例如，呈板状形式)表面的孔边粘贴应变片2(根据需求，可环向粘贴也可径向粘贴)，粘贴后连接好数据线进行应变测量；

将螺栓1打入被连接件4的孔中(例如按照预定的工艺规范)，打入后再次进行应变测量(记录干涉配合产生的应变值)；

将测量辅助垫板3套设在螺栓1上，其中，测量辅助垫板3中开设有凹槽33，套设时使应变片4容纳于凹槽33中，使测量辅助垫板3压至被连接件4上；

将替代螺母5安装在螺栓1上(例如按照预定工艺规范的拧紧力矩)，拧紧后再次进行应变测量(记录应变值，即装配后的孔边应变)。

这样，本发明的螺栓连接孔边应力测量方法能实现螺栓连接孔边应力的精确测量。

具体地说，与现有技术相比，本发明通过采用开设有凹槽的测量辅助垫板，实现了螺母与被连接件接触面间孔边应力的测量，有效地解决了孔边应力无法精确测量的问题；实现了装配中的各种偏离对孔边应力的影响的定量测量，获得的实测数据可用于解释工程问题，有利于装配螺栓孔应力研究和产品质量控制。

较佳的是，螺栓连接孔边应力测量方法还包括：将替代螺母5拆下，将测量辅助垫板3拆下，清除应变片4(较佳地，还对被连接件4的表面进行处理)，安装正式螺母(例如按照预定的工艺规范)。

较佳的是，如图3所示，测量辅助垫板3包括手柄部31和一体形成于手柄部31的凸台部32，凹槽33开设于凸台部32中。

较佳的是，如图2-3所示，在将替代螺母5安装在螺栓1上时，扶住手柄部31以防止测量辅助垫板3转动。

较佳的是，替代螺母5与正式螺母相同。

也就是说，替代螺母5为临时使用的螺母，其材料、螺纹、直径等与正式螺母一致。

较佳的是，如图3所示，凸台部32的内孔和外径分别与替代螺母5(或正式螺母)的内径和外径相一致。较佳的是，如图3所示，测量辅助垫板3中也设有孔，以便将测量辅助垫板3套设在螺栓1上，该孔的内径与替代螺母5(或正式螺母)的内径相一致。

如图2-3所示，根据本发明的螺栓连接孔边应力测量系统包括：

应变片2，应变片2粘贴在被连接件4表面的孔边；

螺栓1，螺栓1被打入被连接件4的孔中；

测量辅助垫板3，测量辅助垫板3套设在螺栓1上，其中，测量辅助垫板3中开设有凹槽33，套设时使应变片2容纳于凹槽33中，使测量辅助垫板3压至被连接件4上；

替代螺母5，替代螺母5构造成：在测量辅助垫板3套设在螺栓1上且压至被连接件4上之后，替代螺母5安装在螺栓1上。

这样，本发明的螺栓连接孔边应力测量系统能实现螺栓连接孔边应力的精确测量。

较佳的是，螺栓连接孔边应力测量系统还包括正式螺母，正式螺母构造成：在将替代螺母5拆下、将测量辅助垫板3拆下、清除应变片2之后，安装正式螺母。

较佳的是，如图3所示，测量辅助垫板3包括手柄部31和一体形成于手柄部31的凸台部32，凹槽33开设于凸台部32中。

较佳的是，如图2-3所示，在将替代螺母5安装在螺栓1上时，扶住手柄部31以防止测量辅助垫板3转动。

较佳的是，替代螺母5与正式螺母相同。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，可以做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，则可以实现合适的结果。相应地，其他实施方式也落入权利要求的保护范围内。