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龙图腾网获悉中广核风电有限公司申请的专利一种螺栓的轴力分析方法及装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN121388953B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-13发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511959868.9，技术领域涉及：G06F18/2433；该发明授权一种螺栓的轴力分析方法及装置是由张华明;董礼;张雪松;郎泽萌;姜超设计研发完成，并于2025-12-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种螺栓的轴力分析方法及装置在说明书摘要公布了：本发明提供一种螺栓的轴力分析方法及装置，涉及计算机辅助测量技术领域，本发明通过螺栓有限元模型来筛选螺栓的受力薄弱区域，并分析有效受力区域长度及纵波声时差，建立预紧力标定表达式并进行温度补偿，实现螺栓预紧力的高精度测量，建立横纵双波声时比与轴向应力的关系式以获取螺栓的轴向分力，结合预紧力计算螺栓轴力，再构建风险预测模型，设计融合有效受力区域长度的复合损失函数，优化模型性能，最后，利用长短期记忆神经网络对长期监测数据进行时序健康诊断与智能预警。本发明结合有限元分析、双波声时比测量及长短期记忆神经网络，实现了风电机组螺栓轴力的高精度在线监测、风险预测与智能健康管理。

本发明授权一种螺栓的轴力分析方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种螺栓的轴力分析方法，其特征在于，具体步骤包括： 步骤1：获取用于装备风电机组的螺栓相关材料参数与物理力学参数，并基于有限元分析法建立螺栓的有限元模型，对螺栓进行轴力分布仿真分析，筛选出螺栓的受力薄弱区域； 步骤2：在螺栓的受力薄弱区域处实时采集螺栓的声时数据、应变信号和环境温度，结合胡克定律和声弹性理论分析确定螺栓加载前后的有效受力区域长度与纵波声时差，建立螺栓预紧力标定表达式，并对螺栓预紧力标定表达式进行温度补偿，以获取螺栓预紧力； 步骤3：基于双波测量法建立横纵双波声时比与螺栓轴向应力的关系式，引入温度修正系数，对横纵双波声时比进行温度补偿，基于经过温度补偿后的横纵双波声时比来计算螺栓在工作时的轴向分力，并结合获取的螺栓的预紧力来计算螺栓的轴力； 步骤4：以历史计算得到的螺栓轴力数据为输入、以螺栓的风险评价分数为输出，建立螺栓轴力的风险预测模型，并构建与螺栓有效受力区域长度相关的损失函数来优化螺栓轴力的风险预测模型； 步骤5：结合风险预测模型的长期历史监测数据，应用长短期记忆神经网络实现螺栓轴力的时序健康诊断与智能预警，并将模型的预测结果与数字化运维平台联动，实现螺栓轴力异常自动预警、维护建议推送和全生命周期管理； 建立螺栓的有限元模型，并筛选出螺栓的受力薄弱区域，所依据的方法为： 收集螺栓的相关材料参数与物理力学参数，包括：螺栓的材料成分与牌号，螺栓的密度、弹性模量、泊松比、Lame弹性常数以及疲劳性能参数，所述螺栓的相关材料参数与物理力学参数由实验获取或供应商技术资料获取； 基于实际风电组螺栓的规格参数，其包括螺栓的直径、长度、螺纹形状以及夹紧长度，采用CAD软件建立螺栓的三维几何模型，并施加约束条件，使螺栓的一端处于固定，以模拟螺栓安装夹紧状态，另一端施加与螺栓的轴向应力相等的预紧力，以模拟螺栓的实际预紧工况； 对螺栓的三维几何模型进行网格单元划分，并在螺栓的顶部施加与螺栓标称预紧力相等的轴向拉力，螺栓标称预紧力根据螺栓材料的屈服强度，乘以安全系数来确定，并计算三维几何模型中每个网格单元内的应力值，取螺栓屈服强度的70%作为应力阈值，统计三维几何模型中超出应力阈值的网格单元，通过邻接法对超出应力阈值的网格单元进行空间拓扑分析，将有公共边或公共节点的网格单元划归为同一类，形成若干个连续的应力集中区，将每个连续的应力集中区定义为一个受力薄弱区域，统计其包含的网格数量、所处空间位置及最大应力值； 确定螺栓加载前后的有效受力区域长度与纵波声时差，并建立螺栓预紧力标定表达式，并对螺栓预紧力标定表达式进行温度补偿，以获取螺栓预紧力，所依据的方法为： 基于胡克定律对螺栓的有效受力区域长度进行分析，当螺栓无轴向应力时，其有效受力区域依据材料力学中的经验公式，其值等于螺栓夹紧长度与螺栓直径之和；当螺栓存在轴向应力时，根据广义胡克定律，获取螺栓在轴向应力下的轴向应变，并基于轴向应变计算螺栓的有效长度的增量，以得到螺栓在处于轴向应力状态下整体的有效受力区域长度； 根据声弹性理论对螺栓受力前后的纵波声时进行分析，由于螺栓所受到的轴向应力会引起超声波波速和螺栓长度的变化，所以分别获取螺栓加载前后的超声波波速和螺栓长度，以此来计算螺栓加载前后的纵波声时差； 获取螺栓的横截面积，并根据材料力学中螺栓预紧力的计算方法：螺栓预紧力等于螺栓的轴向应力与螺纹横截面积的乘积，将螺栓加载前后的纵波声时差的表达式与螺栓预紧力的表达式联立，以得到与纵波声时差相关联的螺栓预紧力标定表达式，对该表达式进行温度补偿，将温度引起的声时差代入螺栓预紧力标定表达式中，以获取真实情况下的螺栓预紧力。

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