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一种基于PZT换能器振动声调制技术的非线性超声实时螺栓松动监测方法
摘要： 基于振动声调制原理的实时非线性超声方法采用压电陶瓷传感器，实现了螺栓早期松动的定量监测。除具备检测螺栓早期松动的能力外，本研究的重大贡献在于：用永久安装且低成本的锆钛酸铅压电片替代了振动声调制方法中常用的激振器。在振动声调制过程中，当施加具有显著频率差异的两个输入波（即高频探测波与低频泵浦波）时，高频探测波会受到低频泵浦波的调制，从而根据螺栓松动程度产生边带信号。本文还分析了先前研究中存在争议的低频电压幅值对调制结果的影响。实验结果表明：基于锆钛酸铅的振动声调制方法能可靠、便捷地实现螺栓松动的连续定量识别，且激励电压的低频幅值需选取合理区间。最后通过将振动声调制方法与基于线性超声理论的时间反转法进行对比，证实前者在监测螺栓早期松动方面具有更优性能。
关键词： 结构健康监测、时间反转、锆钛酸铅换能器、螺栓松动、振动声调制、非线性超声
更新于2025-09-11 14:15:04
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基于导波二次谐波的螺栓连接完整性监测
摘要： 本研究通过三维显式有限元模拟，从实验和数值两方面研究了螺栓松动引起的接触非线性所导致的二次谐波生成现象。特别指出，二次谐波生成的幅度通常随螺栓连接松动程度增加而增大，且数值模拟与实验结果具有良好的一致性。基于实验测量数据验证的有限元模型进一步用于研究重要实际工况——当松动螺栓因孔边疲劳裂纹而强度减弱时。数值案例研究表明，接触非线性特性及二次谐波生成随拧紧程度的变化规律，与含疲劳裂纹的情况存在显著差异。这种二次谐波生成行为的可识别差异可作为螺栓连接完整性的判据，从而为工程师提供早期预警以决定是否需要进一步安全检测。总体而言，本研究成果深化了对螺栓松动二次谐波生成的物理认知，有助于推动基于非线性导波的损伤检测技术发展。
关键词： 螺栓松动、螺栓连接、二次谐波产生、疲劳裂纹、接触非线性、扭矩损失、结构健康监测、导波
更新于2025-09-10 09:29:36