刘春红
中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所北京100095
摘要：螺栓是工程结构中最重要的连接件，被大量应用于结构件的连接，在应用中由螺栓疲劳、断裂等引起了大量的事故，通过常规的监测手段无法对其工作状态下的受力进行实时监控。基于光纤光栅传感原理的智能螺栓可以很好的解决这些问题，光纤光栅封装在螺栓内，制作成光纤光栅传感智能螺栓，对智能螺栓进行拉伸和剪切试验，测试其传感性能。
关键词：光纤光栅；智能螺栓传感器；试验
摘要
螺栓，机械零件，圆柱形带螺纹紧固件，主要由头部和螺杆(光杆和外螺纹部分)组成，通常与螺母配合使用，用于紧固连接多个可拆卸的机械零件。螺栓是利用物体斜面圆形旋转和摩擦力的物理学和数学原理，循序渐进地紧固器物机件的工具。螺栓在日常生活和工业制造当中均有广泛的应用。螺栓虽然小，但却非常重要，甚至有“工业之米”之称。
1试验过程和方法
试验选用航空标准螺栓件，螺栓总长度28cm，直径为8mm，材料为钛合金，为保护光纤光栅，在封装时加装套管进行保护。
1.1封装的光纤光栅智能螺栓
本次试验的光纤光栅智能螺栓信息如表1和图1所示。
表1螺栓尺寸及传感器波长
图1封装后的螺栓
1.2光纤光栅智能螺栓的测试
光纤光栅智能螺栓在航空标准件测试实验室进行测试试验，试验在力试验机上进行。试验时，用专用夹具将螺栓安装在力加载试验机上，进行力的逐级加载，每级加载后记录传感器的数据，分析加载力与传感器输出之间的关系。
1.3拉伸试验测试步骤
将光纤光栅智能螺栓安装在试验机上，进行逐级加载测试，主要的测试步骤有：
1）将螺栓安装在试验机上；
2）将光纤光栅传感器连接到光纤光栅解调仪上；记录传感器的中心波长，作为零点；
3）试验机进行力的逐级加载，每级加载后记录传感器的输出。记录光纤光栅传感器的中心波长。
4）在加载到约4000με后，进行卸载，直到卸载到0。
图2螺栓拉伸测试试验
1.4剪切测试试验步骤
将光纤光栅智能螺栓安装在试验机上，进行连续加载测试，主要的测试步骤有：
1）将螺栓安装在试验机上；
2）将光纤光栅传感器连接到光纤光栅解调仪上；记录传感器的中心波长，作为零点；
3）试验机进行力的连续加载，记录光纤光栅传感器的中心波长，加载速度为0.5mm/min。
4）在加载到传感器无信号后，停止加载，将力卸载到零。
通过拉伸试验可以看到，封装后
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