基于频谱统计特征的螺栓连接预紧力识别方法研究

来源：振动与冲击杂志2026年第3期北京时间：

作者：李修权，涂国超0707@yangtzeu，陈琳，黑创

单位：1.长江大学电子信息与电气工程学院，湖北荆州434023；2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092

摘要：螺栓连接广泛应用于各类工程结构中，其预紧状态直接影响结构的刚度、稳定性和服役安全性。针对高预紧阶段传统导波能量法识别灵敏度不足的问题，本文提出了一种基于扫频激励信号的频谱统计特征建模方法，用于实现螺栓连接状态的无损识别。通过采集50–90 N•m区间内不同加载工况下的导波响应信号，提取频谱质心、带宽与峭度三类特征，分析其与预紧力之间的映射关系。结果表明，频谱质心随预紧力呈稳定单调递减趋势，指数模型能够准确拟合该关系，三组重复实验的一致性良好，决定系数"R" ^"2" 高达0.9948，频谱质心标准差约0.86kHz，相对离散度不超过0.60%，充分体现了模型的稳定性与可靠性。频段能量分析进一步验证了频谱能量向低频迁移的趋势，带宽和峭度特征也随预紧力呈现良好单调性。该方法结构简单、抗干扰能力强，具备趋势稳定性和物理可解释性，适用于复杂工况下的螺栓结构健康监测与状态评估。<br>

关键词：螺栓连接；预紧力；扫频激励；频谱特征；结构健康监测