ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA >
Axial stress measurement of bolts based on ultrasonic energy attenuation
Received date: 2022-04-07
Revised date: 2022-07-14
Accepted date: 2022-08-02
Online published: 2022-08-17
Supported by
National Key Research and Development Plan(2019YFB1703600)
Aiming at the difficulty of the existing methods in accurately measuring the axial stress of high strength aviation bolts， we propose a new method to measure the axial stress of bolts using ultrasonic energy attenuation. Firstly， based on the scattering attenuation theory of loaded polycrystalline metals， the ultrasonic attenuation coefficients of body-centered cubic crystal system materials considering internal stress in the Rayleigh scattering range are derived. Then， to address the problems of poor high-frequency ultrasonic coherence and the existence of cylindrical guided waves in the signal， we characterize the axial stress of the aviation bolt by spectrum energy attenuation of multiple signal echoes， derive the relevant theoretical model， and propose the calibration formula of the energy attenuation method considering the bolt clamping length. Finally， an ultrasonic measuring platform for axial stress of bolts is built. Comparison of the measurement results of the energy attenuation method with those of the time of flight method shows that the energy attenuation method is more suitable for axial stress measurement of high strength bolts such as aviation bolts.
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