基于壓電阻抗技術的螺栓松動監測試驗研究

宋琛琛，謝麗宇，薛松濤,2

(1.同濟大學　結構工程與防災研究所，上海　200092；2.日本東北工業大學　工學部，日本　仙臺　982-8577)

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基于壓電阻抗技術的螺栓松動監測試驗研究

宋琛琛1，謝麗宇1，薛松濤1,2

(1.同濟大學結構工程與防災研究所，上海200092；2.日本東北工業大學工學部，日本仙臺982-8577)

摘要：為了實現對螺栓松緊狀態的監測，設計一種黏貼有PZT材料的特制墊片。設定形狀不同的墊片，并與直接將PZT片黏貼在螺栓附近結構表面的方法進行對比試驗。研究螺栓松緊程度不同的情況下各種監測方法的PZT諧振頻率、幅值和損傷系數等頻譜特性參數的變化。試驗結果表明：將PZT片粘貼在翹墊片上的方法中PZT片的RMSD值隨螺栓扭矩增大，有明顯減小的趨勢。且從4個螺栓相互干擾的試驗結果來看，使用翹墊片的方法感應范圍集中于墊片的螺栓與主體結構連接部分，非常有效地隔離了臨近螺栓松動對信號的干擾，對螺栓松動的敏感性更高。

關鍵詞：交通工程；螺栓松動監測；阻抗分析；壓電材料

0引言

由于螺栓緊固件能拆卸并能夠重復使用的重要優勢，其在軌道交通中得到了大量的應用。然而，螺栓緊固件很容易發生自松動現象，自從工業革命以來，螺栓自松動一直沒有得到很好的解決。盡管在最近的150年間，針對螺栓松動的檢測和監測提出了大量的解決方案，但是能夠以較低人工、經濟成本有效地檢測出螺栓松動的解決方案還有待進一步的探索。

直接由螺栓松動導致的工程事故在土木工程或工業領域中時有發生，而其中不乏一些災難性的事故。……