一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法

技术领域

本发明涉及裂纹检测技术领域，尤其是涉及一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法。

背景技术

连接是旋转机构和飞行器结构中的薄弱环节，其中结构破坏60％～80％以上都发生在连接部位，作为结构件中一种重要的连接方式，螺栓干涉连接结构具有低应力集中、长寿命的特点。

干涉结合面处的结构破坏是该结构典型的失效方式，由配合失效而导致的螺栓松动会使被连接面之间产生相对滑移，在剪切外力的作用下螺栓发生疲劳失效而断裂，会对飞行器的连接强度和服役性能造成影响，甚至会引发重大的安全事故。

螺栓干涉连接结构最容易发生失效的部位是螺栓与连接板连接面边缘处，失效的形式是产生裂纹。然而，由于干涉连接结构自身的封闭性和复杂性(螺栓头部遮盖了裂纹)，通过传感器直接检测出接触应力的方法也无法实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法，通过激励在垫片内部小型压电斜探头，对干涉连接结合面处的裂纹进行识别、定位，为实现上述目的，本发明提供了一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法，步骤如下：

S1、首先超声波激励模块与电池相连，电池给超声波激励模块供电；

S2、然后通过激励在垫片内部小型压电斜探头产生超声波，对干涉连接结合面处的裂纹进行识别、定位；

S3、同时无线信号发射或接收模块与压电晶片相连，其垫片内部小型压电斜探头产生的检测信号无线信号发射或接收模块被接收，该模块也与电池相连，发射无线信号到无线信号接收装置；

S4、装置通过导线与电脑相连，进而绘制出图像。

优选的，在步骤S1中，电池给超声波激励模块供电，使超声波机理模块产生超声波激励。

优选的，在步骤S2中，吸声材料使超声波不会过多扩散。

优选的，在步骤S2中，压电传感器中的超声波激励模块发射超声波激励，激励在垫片内部小型压电斜探头产生超声波，如果有裂纹，超声波将返回到斜探头，进而知道此处有裂纹。

优选的，在步骤S3中，该模块也与电池相连，发射无线信号到无线信号接收装置。

优选的，在没有缺陷的地方产生的超声波传播到底端，称为底波，脉冲被反射并被记录为回波，统称为底面反射波。

因此，本发明采用上述结构的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法，由于干涉连接结构自身的封闭性和复杂性，传感器直接检测出接触应力无法实现，可以检测到螺栓与连接板连接面边缘处的裂纹。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法的流程示意图；

图2为本发明的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法的主流程示意图；

图3为本发明的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法的智能垫片检测裂纹示意图；

图4为本发明的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法的探头工作原理示意图；

图5为本发明的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法的波形显示示意图；

图6为本发明的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法的缺陷位置计算示意图。

附图标记

1、超声波激励模块；2、电池；3、垫片；4、裂纹；5、吸声材料；6、无线信号发射或接收模块；7、压电晶片；8、无线信号接收装置；9、导线；10、电脑。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“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。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而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，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本发明提供了一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法，如图1-6所示。

S1、首先超声波激励模块1与电池2相连，电池2给超声波激励模块1供电；

S2、然后通过激励在垫片3内部小型压电斜探头产生超声波，对干涉连接结合面处的裂纹4进行识别、定位，压电传感器中的超声波激励模块1发射超声波激励，如果有裂纹4，超声波将返回到斜探头，进而知道此处有裂纹4。吸声材料5使超声波不会过多扩散；

S3、同时无线信号发射或接收模块6与压电晶片7相连，其垫片3内部小型压电斜探头产生的检测信号无线信号发射或接收模块6被接收，无线信号发射或接收模块也与电池2相连，发射无线信号到无线信号接收装置8；

S4、无线信号接收装置8通过导线9与电脑10相连，进而绘制出图像。

探头工作原理：在没有缺陷的地方产生的超声波传播到底端，称为底波，脉冲被反射并被记录为回波，统称为底面反射波。当探头下移，空腔反射体反射部分超声波，这部分声波更早反射回探头，显示于底波前，利用缺陷反射回波，进行材料检测，缺陷的回波几乎很难透过空腔缺陷，这叫做通过传输模式。

其中，Y轴显示脉冲回波的强度；X轴显示声波传播的时间。

裂纹位置计算方法为已知角度与距离s，可通过三角函数算出x、y。

因此，本发明采用上述结构的一种过盈配合螺栓孔边缘裂纹检测装置及方法，由于干涉连接结构自身的封闭性和复杂性，传感器直接检测出接触应力无法实现，可以检测到螺栓与连接板连接面边缘处的裂纹。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。