【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺栓疲劳性能测试领域，尤其是一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的方法和系统。
技术介绍
1、高强度螺栓在风电、铁路、汽车、桥梁等行业中有着广泛的应用，尤其是风电技术快速发展，对高强度螺栓提出更高的可靠性要求，这是因为风电机组中重要部件之间的连接均靠高强度螺栓连接实现，承受着交变应力，高强度螺栓的疲劳断裂失效是影响被联结部件安全可靠使用的重要的风险隐患，因此，准确测试出高强度螺栓的真实疲劳性能是提高设备安全可靠性的重要需求。
2、高强度螺栓与普通螺栓的区别在于前者主要依靠较大的预紧力，使得连接面之间存在较高的摩擦力传递力矩，从而实现整体结构的可靠性，后者一般依靠本身抗剪性能传递力矩。为了确保被联结结构的稳定和可靠，高强度螺栓在安装过程中施加的预紧力一般要达到抗拉强度的70％，而紧固方法一般采用扭矩法或者液压胀拉法，而前者因为安装效率高而被广泛采用。
3、高强度螺栓最主要的失效模式是疲劳断裂，尤其是在风电机组中的应用，疲劳断裂占据了总失效数量的绝大比例。这不仅与高强度螺栓较高的紧固预紧力有关，也与外部交变疲劳载荷水平有关，甚至与采用扭矩法安装时，因螺母扭转产生的扭转剪应力大小水平有关。而传统的螺栓疲劳试验方法(如iso3800)是在疲劳试验机上进行。而当前风电行业中最大塔筒螺栓直径规格已经达到72mm，强度等级达到1000mpa以上，如果疲劳试验机模拟真实受载情况，对疲劳试验机的力值有太高要求，试验资源非常稀缺，试验能耗也非常高昂。而且，在传统的疲劳试验机上进行螺栓疲劳试验，无法模拟还原螺栓在实际安
4、除此之外，公开号为cn114112367a的专利文献公开了《一种模拟螺栓联接开合效应的疲劳测试装置》，以及公开号为cn107525722b的专利文献公开了《螺栓弯曲疲劳测试工装测试装置及测试方法》，这两个专利文献均提出了一种能够测试螺栓疲劳性能的有效方案；但是，这种方案均由于拉杆或第一、第二连接件的存在，施力时需要保证施力方向与拉杆或第一、第二连接件的轴线共线，则对将测试装置安装在施力装置上的工装要求较高，否则会影响测试的准确性。
5、所以，需要一种新的疲劳性能测试方式和系统来测试高强度螺栓的疲劳性能。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的方法和系统，能够保证被测螺栓存在与真实安装使用条件下相同的复杂应力状态，使得加载方式与实际工况相同，确保了螺栓疲劳数据的准确可靠性，同时也避免了采用稀缺的超大力值的疲劳试验机，降低了试验能耗成本。
2、本专利技术采用的技术方案如下：一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的方法，运用的部件有两块承力板，两块承力板在待测螺栓把合的作用下，靠拢的端面之间具有密封的压力腔；包括以下步骤：
3、s1：将待测螺栓把合两块承力板；待测螺栓把合承力板时螺母与承力板的端面之间安装压力传感器；
4、s2：拧紧螺母，压力传感器获取的压力值达到待测螺栓服役时的预紧应力；
5、s3：向压力腔内通入压力值为p1的压力气体，待测螺栓的拉伸应力增加；
6、s4：释放压力腔内的压力气体至压力值为p2，待测螺栓的拉伸应力降低；
7、s5：重复n次步骤s3－步骤s4，直到压力传感器获取的压力值急剧下降；
8、s6：获取n，则n为该待测螺栓在预紧应力的基础上附加p1的交变载荷的环境下工作的疲劳寿命。
9、进一步地，压力传感器连接有控制器，压力传感器将获取的实时压力数据传递给控制器，控制器根据获取的实时压力值，计算记录待测螺栓服役时的预紧应力和n。
10、进一步地，改变压力腔的几何形状或/和压力值p1的大小，改变交变载荷的性质。
11、进一步地，在步骤s3中，根据以下公式确定压力气体的压力值p1最大值p1max；公式为：
12、
13、其中：p0为待测螺栓的应力幅；a为待测螺栓的承载面积；a1为压力腔在承力板端面上投影的面积。
14、一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的系统，包括两块承力板，承力板上具有供螺栓穿过的安装孔；两块承力板之间具有压力腔，任意一块承力板上设置有压力腔连通的进气孔、排气孔；所述进气孔处连接有进气阀门，所述排气孔处连接有排气阀门；所述进气孔通过进气阀门连接于提供压力空气的空气压缩机；承力板的端面装配有压力传感器，待测螺栓把合两块承力板后，压力传感器位于螺母与承力板之间；所述压力传感器连接有控制器。
15、进一步地，所述压力腔为全圆环形或半圆环形或安装孔的轴线与承力板的端面之间呈非90°的夹角。
16、进一步地，所述压力腔为设置在任意一块承力板上的压力槽；或/和压力腔为设置在两块承力板之间的对应形状的密封件。
17、进一步地，所述进气阀门和排气阀门均为程控球阀，并且均连接于控制器。
18、进一步地，进气阀门通过压力调节阀与空气压缩机或储气罐连接，储气罐连接于空气压缩机；或者进气阀门通过储气罐与空气压缩机连接。
19、进一步地，所述储气罐具有压力检测表。
20、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
21、1、本专利技术充分利用待测螺栓把合承力板时预紧自身产生的大载荷拉应力，避免了传统试验机反复利用电能转化为高水平拉伸力，节省了大量能量；
22、2、本专利技术能够准确测试出待测螺栓真实安装服役条件下疲劳寿命，测试条件稳定；
23、3、本专利技术可以根据实际情况选着压力腔的形状和大小，调整交变载荷的水平和形式；如采用半圆形的压力腔，可以模拟塔筒l法兰连接螺栓所受的交变的偏载弯矩作用；
24、4、本专利技术公开的系统，实施方便，便于制造、适用性强，有利于推广应用。
25、5、本专利技术中采用压力气体的压力作为附加力，由于压力气体的压力处处相等且具有各向同性，所以压力气体产生力必定是垂直与承力板的端面，无需考虑施力方向问题，也无需工装，从而也不用担心工装对施力方向产生影响，提高测试的准确性。
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1.一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的方法，运用的部件有两块承力板(1)，两块承力板(1)在待测螺栓(2)把合的作用下，靠拢的端面之间具有密封的压力腔(3)；其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：压力传感器(9)连接有控制器(10)，压力传感器(9)将获取的实时压力数据传递给控制器(10)，控制器(10)根据获取的实时压力值，计算记录待测螺栓(2)服役时的预紧应力和n。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：改变压力腔(3)的几何形状或/和压力值p1的大小，改变交变载荷的性质。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤S3中，根据以下公式确定压力气体的压力值p1最大值p1max；公式为：
5.一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的系统，其特征在于：包括两块承力板(1)，承力板(1)上具有供螺栓穿过的安装孔；两块承力板(1)之间具有压力腔(3)，任意一块承力板(1)上设置有压力腔(3)连通的进气孔(11)、排气孔(12)；所述进气孔(11)处连接有进气阀门(4)，所述排气孔(12)处连接有排气阀门(
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述压力腔(3)为全圆环形或半圆环形或安装孔的轴线与承力板(1)的端面之间呈非90°的夹角。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述压力腔(3)为设置在任意一块承力板(1)上的压力槽(31)；或/和压力腔(3)为设置在两块承力板(1)之间的对应形状的密封件(32)。
8.根据权利要求1－7任意一项所述的系统，其特征在于：所述进气阀门(4)和排气阀门(5)均为程控球阀，并且均连接于控制器(10)。
9.根据权利要求1－7任意一项所述的系统，其特征在于：进气阀门(4)通过压力调节阀(6)与空气压缩机(8)或储气罐(7)连接，储气罐(7)连接于空气压缩机(8)；或者进气阀门(4)通过储气罐(7)与空气压缩机(8)连接。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于：所述储气罐(7)具有压力检测表(71)。
...【技术特征摘要】
1.一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的方法，运用的部件有两块承力板(1)，两块承力板(1)在待测螺栓(2)把合的作用下，靠拢的端面之间具有密封的压力腔(3)；其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：压力传感器(9)连接有控制器(10)，压力传感器(9)将获取的实时压力数据传递给控制器(10)，控制器(10)根据获取的实时压力值，计算记录待测螺栓(2)服役时的预紧应力和n。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：改变压力腔(3)的几何形状或/和压力值p1的大小，改变交变载荷的性质。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤s3中，根据以下公式确定压力气体的压力值p1最大值p1max；公式为：
5.一种测试模拟高强度螺栓疲劳性能的系统，其特征在于：包括两块承力板(1)，承力板(1)上具有供螺栓穿过的安装孔；两块承力板(1)之间具有压力腔(3)，任意一块承力板(1)上设置有压力腔(3)连通的进气孔(11)、排气孔(12)；所述进气孔(11)处连接有进气阀门(4)，所述排气孔(12)处连接有排气阀门(5)；所述进气孔(11)通过进气阀门...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐永锋，龚学进，曾志，李源，张邦强，
申请(专利权)人：东方电气风电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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