基于螺栓头表面形变的螺栓预紧力监测研究

螺栓法兰连接结构广泛应用于压力容器以及管道的连接,螺栓的松动会使法兰的密封性能降低造成油气泄漏,对螺栓松动进行监测可以提高法兰螺栓连接的可靠性,降低事故发生的频率.提出了一种采用通用的电阻应变片粘贴在螺栓头表面监测螺栓连接状态的新方法,并对其进行了有限元分析和试验测试.有限元分析结果表明,在预紧力的作用下,螺栓头表面各点向中心收缩,螺栓头表面的径向应变随着螺栓预紧力的增大而增大,螺栓预紧力与螺栓头表面的径向应变存在单调对应关系;试验测试结果表明,螺栓头表面应变片的电压值随着螺栓预紧力的增加而增大,二者具有近似线性关系,且在螺栓头表面的边缘粘贴应变片比在表面中心粘贴应变片的监测效果好.研究表明了基于螺栓头表面径向应变监测螺栓预紧力方法的有效性,为法兰螺栓结构健康监测提供了一种新的技术手段.