基于高频压电薄膜的智能合金螺栓的制造和表征
Min Zhang1, Shuang Liu1, Huan Zhan2,3
1Department of Applied Physics, College of Mathematics and Physics, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China.
The Review of scientific instruments
|March 5, 2024
概括
开发了一种新的智能合金螺栓,配有压电薄膜传感器. 这种传感器可以准确,可重复的超声波预负载和温度监测,适用于航空航天和汽车应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 传统的紧固件缺乏集成的监控功能.
- 在航空航天和汽车等关键应用中需要实时结构健康监测.
研究的目的:
- 制造和描述一个智能合金螺栓与高频压电薄膜传感器集成.
- 为了评估螺栓在不同的轴前负荷和温度条件下的性能.
主要方法:
- 使用无线电频率磁铁子直接喷射到合金螺栓头的压电薄膜传感器的制造.
- 使用扫描电子显微镜 (SEM) 和原子力显微镜 (AFM) 进行表征.
- 超声波测试用于分析频谱,测量精度,可重复性和在负载和温度变化下飞行时间 (TOF).
主要成果:
- 智能螺栓呈现出纯粹的,宽频谱,峰值在14.81MHz.
- 高度测量准确度 (<3%) 和可重复性得到实现,独立于检测位置.
- 飞行时间 (TOF) 随着预装载 (0-20 kN) 和温度 (22-150 °C) 线性增加.
- 纵向波速随着温度的增加线性下降.
结论:
- 开发的智能合金螺栓在监测轴前负荷和温度方面表现出强大的性能.
- 传感器的特性使其适用于航空和汽车行业的先进紧固件应用.
- 这项技术有可能提高结构部件的安全性和预测性维护.


