【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构健康监测，具体涉及一种可维护式智能测力结构。
技术介绍
1、在磁悬浮交通领域，轨道钢结构通常采用高强螺栓加额定扭矩的方式固定。这些螺栓作为连接件在长期承受各种复杂载荷的工作环境下，容易出现松动、断裂等失效情况。一旦螺栓失效，会造成连接不够紧密导致安全问题，所以需要对螺栓力进行监测从而对失效螺栓进行维护。失效螺栓维护对结构安全具有重要意义是结构健康监测中的重要组成部分。
2、传统测力螺栓结构需要在螺栓中心钻深孔将应变片置入其中使应变栅方向为轴向方向，然后用胶填塞。当螺栓受到轴向力时螺栓杆会被拉长，应变栅会随着之变形，导致应变栅阻值发生变化，用仪器测得电阻变化并将其转换为应变值，在一定范围内应变与轴向力呈线性关系。由于高强螺栓属于一次性螺栓，一旦拆卸或滑移即整体报废，且更换时需使用专用的扭矩扳手并预先进行标定，因此更换十分不便。而使用上述传统方法制作的测力螺栓在使用中一旦出现过载或故障只能整体报废，不但更换不便，而且使用整个高强螺栓制作的测力螺栓本身成本高昂。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷中的至少一种而提供一种可维护式智能测力结构。
2、本专利技术中所述螺栓采用高强螺栓方式，硬度高、受力大，初次安装后无需拆卸，终身使用。而可更换式的芯体采用低强度弹性材料制造，不但易于加工，而且成本低廉，便于更换。智能节点的设计使得测力结构具有更高的集成度，避免了仪器与测力结构之间的电线提高系统可靠性，使得监测更为方便且有
3、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
4、一种可维护式智能测力结构，包括：
5、螺栓，螺栓头侧沿轴向设有便于芯体插入的内孔；
6、芯体，芯体从螺栓的螺栓头侧插入至螺栓内，并与螺栓螺纹连接，用于测量螺栓在长度方向上的总变形；
7、所述的芯体设有敏感区和横向约束区；
8、所述的横向约束区最大半径与螺栓的内孔径相等，用于对芯体进行定位并提供横向支撑力，避免芯体与螺栓之间发生滑移；
9、所述的敏感区相对的两个面上排列有敏感元件，用于将变形转换为可测量信号，排除芯体弯曲造成的误差。其中，敏感区上用于布置敏感元件的安装平面为偶数个；优先地，安装平面有2、4，甚至更多个；
10、进一步地，所述的芯体还设有导杆区、头部和外螺纹区；所述的头部、横向约束区、导杆区、敏感区和外螺纹区依次相连。其中，头部用于对螺栓施加扭矩并设置有用于电磁屏蔽的接地线；外螺纹区，用于与螺栓之间螺纹装配。
11、进一步地，所述的芯体还设有用于将敏感元件引线引出的通孔；所述的通孔包括贯穿头部深入导杆区的直孔，以及多个设置在导杆区与敏感区的连接面且与直孔相连通的斜孔。优选地，斜孔为4个。
12、进一步地，芯体敏感区设置至少一个敏感元件获取至少一套测量结果，将敏感元件的引线从斜孔穿入通过直孔从芯体头部穿出。为保证鲁棒性，优选设置两个及以上的敏感元件分别获取测量结果。
13、进一步地，所述的螺栓沿螺栓头侧向内依次设有内孔区和内螺纹区；所述的螺栓头周向设有安装槽；所述的螺栓头侧设有用于敏感元件引线引出的连接点。
14、更进一步地，安装槽设置在螺栓头侧面，连接点设置在螺栓头顶面，内孔区直径不小于内螺纹区外径，芯体的敏感区应设置在内孔区内，内螺纹区用于和芯体装配。内孔区与内螺纹区的长度和不超过螺栓的外螺纹工作位置。
15、更进一步地，内孔区的半径与芯体横向约束区最大半径相等，所述芯体与所述螺栓内孔区在横向约束区为过渡配合，对芯体进行定位提供横向支撑力，避免芯体与螺栓之间发生滑移。芯体导杆区与螺栓内孔区为间隙配合，防止芯体导杆区与螺栓内孔区接触，避免芯体导杆部分受到横向约束进导致芯体变形不均匀，保证测试结果的准确性。
16、进一步地，敏感元件的线从芯体头部穿出至螺栓连接点。
17、可选地，在敏感元件表面覆盖防尘材料如硅橡胶。
18、进一步地，将芯体拧入螺栓中至芯体头部与螺栓头部接触且使得芯体具有初始应变。
19、可选地，在芯体外螺纹区涂覆螺纹胶或者加装弹性垫片等以便于连接紧密。
20、进一步地，螺栓可与多类装配敏感元件的芯体配合以满足量程、精度以及功能要求。
21、进一步地，所述的敏感区位于螺栓内孔区。
22、进一步地，所述的测力结构还设有用于测力结构的数据采集、发送和储存的智能节点；所述的智能节点包括节点本体，以及紧固弹片、触点压片、芯片、导电压紧机构和输出接口；
23、所述的节点本体沿周向均匀设有与安装槽卡接的紧固弹片；
24、所述的芯片设置在节点本体内；
25、所述的导电压紧机构一端与触点压片固连，另一端与芯片固连；
26、所述的输出接口设置在节点本体侧边；
27、所述的紧固弹片通过触点压片与连接点接触建立智能节点与敏感元件的电性连接。
28、进一步地，紧固弹片采取弹性良好的弹簧钢制成，至少设置两片紧固弹片。
29、进一步地，所述的触点压片为设有接触点的压片；所述的压片外轮廓为六边形，位于紧固弹片围成的区域内，压片中心开孔使得压片与芯体头部不发生干涉；所述的接触点与连接点接触建立电性连接。
30、具体来说，装配后，芯体头部会高出螺栓头部。而智能节点的压片也是高于螺栓头部的。如果压片与螺栓头距离比较小那么压片和芯体头部会发生干涉，如果压片中心开孔压片就不会和芯体头部碰上。这样的好处就是设计的自由度高一些，适配范围广，不会因为压片与芯体头部干涉而导致智能节点的重新设计。
31、进一步地，所述的导电压紧机构包括多根导电弹簧；所述的接触点对应设有一个导电弹簧；所述的导电弹簧电性连接接触点与芯片。
32、进一步地，输出接口设置在智能节点侧面用于对外连接以实现信号传输和充电等功能。
33、进一步地，通过紧固弹片与螺栓安装槽将智能节点安装在螺栓上，压紧导电机构将触点压片压紧在螺栓头面上，接触点与螺栓连接点接触建立电性连接。敏感元件通过螺栓接触点、智能节点接触点、导电弹簧与芯片相连实现单个测力结构的数据采集、发送、储存等功能。
34、可选地，不安装智能节点，将信号从螺栓连接点引出接入外部仪器实现至少一个测力结构的数据采集等功能。
35、可选地，安装智能节点，将信号从智能节点输出接口或者螺栓连接点引出接入外部仪器实现至少一个测力结构的数据本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可维护式智能测力结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的芯体(1)还设有导杆区(12)、头部(11)和外螺纹区(14)；
3.根据权利要求2所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的芯体(1)还设有用于将敏感元件(3)引线引出的通孔；
4.根据权利要求2所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的螺栓(2)沿螺栓头侧向内依次设有内孔区(21)和内螺纹区(22)；所述的螺栓头周向设有安装槽(23)；所述的螺栓头侧设有用于敏感元件(3)引线引出的连接点(24)。
5.根据权利要求4所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的敏感区(13)位于螺栓内孔区(21)。
6.根据权利要求2所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的测力结构还设有用于测力结构的数据采集、发送和储存的智能节点(4)；所述的智能节点(4)包括节点本体，以及紧固弹片(41)、触点压片(42)、芯片(43)、导电压紧机构(44)和输出接口(45)；
7.根据权
8.根据权利要求7所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的导电压紧机构(44)包括多根导电弹簧；所述的接触点(422)对应设有一个导电弹簧；所述的导电弹簧电性连接接触点(422)与芯片(43)。
9.根据权利要求1所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的芯体(1)和螺栓(2)的头部均设有接地线和连接端子。
10.根据权利要求1所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的芯体(1)的材质为弹性材料；所述的螺栓(2)为高强螺栓，材质为铁磁性材料。
...【技术特征摘要】
1.一种可维护式智能测力结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的芯体(1)还设有导杆区(12)、头部(11)和外螺纹区(14)；
3.根据权利要求2所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的芯体(1)还设有用于将敏感元件(3)引线引出的通孔；
4.根据权利要求2所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的螺栓(2)沿螺栓头侧向内依次设有内孔区(21)和内螺纹区(22)；所述的螺栓头周向设有安装槽(23)；所述的螺栓头侧设有用于敏感元件(3)引线引出的连接点(24)。
5.根据权利要求4所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的敏感区(13)位于螺栓内孔区(21)。
6.根据权利要求2所述的一种可维护式智能测力结构，其特征在于，所述的测力结构还设有用于测力结构的数据采...
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