一种机床螺栓连接处应力检测方法
【专利摘要】本发明公开一种机床螺栓连接处应力检测方法，包含五个步骤，步骤S1为器材准备，包括准备温度补偿块和测试应变的静态应变测试仪；步骤S2为测试准备，包括对螺栓连接处和所述温度补偿块的表面进行平整化以及清洁处理，黏贴应变花以及焊接引脚；步骤S3为仪器连接和参数设置，包括将通过引脚连接应变花的导线连接到静态应变测试仪上，将静态应变测试仪的接地端接地和将测试端连接计算机，以及设置静态应变仪的参数；步骤S4为应变检测；步骤S5为数据处理。本发明方法操作简单易行，可适用于现场，对环境要求低，并且准确度较高，可适用于满足弹塑性理论的材料的应力检测。
【专利说明】一种机床螺栓连接处应力检测方法

【技术领域】
[0001]本发明属于应力检测领域，更具体地，涉及一种机床螺栓连接处应力检测方法。

【背景技术】
[0002]随着机床向闻速、闻精、闻效方向发展，机床的动态性能引起了研究者的普遍关注。研究表明，机床上出现的振动问题有60%以上源自结合部，阻尼值的90%以上也同样来源于结合部。机床结构中大件装配后的动力学特性，即包括固有频率、模态阻尼、模态振型等极大地受到装配应力的影响。
[0003]目前应力测试方法主要分为破坏性与非破坏性两种，其中破坏性测试方法有钻孔法、取条法、切槽法、剥层法等，由于此类方法会破坏原件本身，故不适用于原件不可破坏的情况；非破坏性的无损测试方法又称物理测量法，主要包含X射线法，中子衍射法，超声波法，磁性法。
[0004]其中，X射线法是利用X射线入射到物质时的衍射现象，根据材料晶面间距的变化来确定应变，其精度较高，但其设备复杂，对测试表面要求高，因此其应用受到了一定的限制。中子衍射法是通过研究衍射束的峰值位置和强度，获得应力或应变的数据，是目前唯一可以测定大体积工件三维应力分布的方法，其具有许多的优点，穿透力强，空间分辨可调等等，但其与X射线法一样，设备昂贵复杂，对试件有严格的要求，目前中子衍射法只能固定在实验室测试。超声波法具有穿透性强，方向性好，可以实现定向发射的优点，其与中子衍射法相比，还具有测试仪方便携带的优点，但其测定结果受材料性能、工件形状和组织结构的影响，测量的灵敏度较低。磁性法是无损检测法中的新型测试方法之一，其相对于其他几种无损测试方法最显著的优点便是可以对使用中的对象进行测试，没有辐射危险，但其对材料结构和属性很敏感，容易影响测试结果的准确性，并且只能测试磁性材料。


【发明内容】

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种机床螺栓连接处应力检测方法，其目的在于采用简单易行的检测方法对满足弹塑性理论的材料进行应力检测，由此解决目前应力检测方法中工艺复杂、设备昂贵、测试条件苛刻、适用范围狭窄等技术问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，包含以下步骤:
[0007]S1:器材准备，其中，包括准备温度补偿块和测试应变的静态应变测试仪；
[0008]S2:测试准备，其中，该步骤包括对螺栓连接处和所述温度补偿块的表面进行平整化以及清洁处理，在所述平整化以及清洁后的区域划上定位基准线，黏贴应变花且使应变花上的基准线和所述定位基准线对齐，以及焊接引脚以使引脚一端连接应变花且另一端连接导线；
[0009]S3:仪器连接和参数设置，其中，该步骤包括将所述通过引脚连接应变花的导线连接到所述静态应变测试仪上，将静态应变测试仪的接地端接地和将测试端连接计算机，以及设置静态应变仪的参数；
[0010]S4:应变检测，其中，该步骤包括将所述静态应变仪通电一段时间以进行预热，使用扳手将螺栓连接处的螺栓拧紧，以及静态应变测试仪的数据采集以及输送至计算机；
[0011]S5:数据处理，采用平面应力计算公式，利用所述计算机计算出所述静态应变测试仪采集处的主应力及剪切应力的大小和方向，即获得螺栓连接处应力状态。
[0012]进一步的，所述步骤SI中温度补偿块的材料和被螺栓连接的工件材料相同，且其和螺栓连接处均黏贴有应变花，该温度补偿块通过该应变花与静态应变测试仪相连，再通过静态应变测试仪和计算机相连，该温度补偿块用于平衡螺栓连接处因为测试过程中温度变化而产生的应变。
[0013]进一步的，所述步骤S3中在计算机中设置相对应的测试所需的参数，所述参数包括应变花类型、桥路方式、应变计电阻、导线电阻、灵敏度系数、工件材料的弹性模量及泊松t匕、补偿通道。
[0014]进一步的，所述步骤S4中静态应变测试仪通电预热的时间为10~20分钟。
[0015]进一步的，所述步骤S2中表面平整化及清洁处理包括先进行表面打磨、再用砂纸研磨，接着采用无水酒精或者丙酮清洗表面。
[0016]进一步的，所述步骤S2中应变花与被黏贴工件间的长期绝缘电阻大于500ΜΩ或短期绝缘电阻大于20ΜΩ。长期绝缘电阻即为测量时间超过七天以上的绝缘电阻，短期绝缘电阻即为测量时间不超过七天的绝缘电阻。
[0017]进一步的，所述步骤S2中，焊接在引脚一端的导线为可防止周围电磁干扰的屏蔽导线。
[0018]进一步的，所述步骤S5中平面应力公式为:

【权利要求】
1.一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，包含以下步骤: S1:器材准备，其中，包括准备温度补偿块和测试应变的静态应变测试仪； S2:测试准备，其中，该步骤包括对螺栓连接处和所述温度补偿块的表面进行平整化以及清洁处理，在所述平整化及清洁后的区域划上定位基准线，黏贴应变花且使应变花上的基准线和所述定位基准线对齐，以及焊接引脚以使引脚一端连接应变花且另一端连接导线.S3:仪器连接和参数设置，其中，该步骤包括将所述通过引脚连接应变花的导线连接到所述静态应变测试仪上，将静态应变测试仪的接地端接地和将测试端连接计算机，以及设置静态应变仪的参数； 54:应变检测，其中，该步骤包括将所述静态应变仪通电一段时间以进行预热，使用扳手将螺栓拧紧，以及静态应变测试仪的数据采集以及输送至计算机； 55:数据处理，采用平面应力计算公式，利用所述计算机计算出所述静态应变测试仪采集处的主应力的大小和方向，即获得螺栓连接处应力状态。
2.如权利要求1所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤SI中温度补偿块的材料和被螺栓连接的工件材料相同，且其与螺栓连接处均黏贴有应变花，该温度补偿块通过该应变花与静态应变测试仪相连，该温度补偿块用于平衡螺栓连接处因为测试过程中温度变化而产生的应变。
3.如权利要求1或2所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤S3中在计算机中设置相对应的测试所需的参数，所述参数包括应变花类型、桥路方式、应变计电阻、导线电阻、灵敏度系数、工件材料的弹性模量、工件材料的泊松比、补偿通道。
4.如权利要求1-3之一所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤S4中静态应变测试仪通电预热的时间为10~20分钟。
5.如权利要求1-4之一所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤S2中表面平整化及清洁处理包括先进行表面打磨、再用砂纸研磨，接着采用无水酒精或者丙酮清洗表面。
6.如权利要求1-5之一所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤S2中应变花与被黏贴工件间的长期绝缘电阻大于500ΜΩ或短期绝缘电阻大于20ΜΩ。
7.如权利要求1-6之一所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，焊接在引脚一端的导线为可防止周围电磁干扰的屏蔽导线。
8.如权利要求1-7之一所述的一种机床螺栓连接处应力检测方法，其特征在于，所述步骤S5中平面应力公式为:
其中，Cl为最大主应力，σ 2为最小主应力，^为最大主应变，82为最小主应变，μ为材料泊松比，E为材料弹性模量。
【文档编号】G01L1/22GK104165717SQ201410408532
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】毛宽民, 陈奇兵, 张赛, 李斌 申请人:华中科技大学