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錚錚鐵骨的緊固件為何會產生疲勞?
發表時間： 2018-06-11
緊固件在循環加載的情況下,在某點或者某些點產生永久的局部性損傷,并且在一定的循環次數后形成斷裂、或者使裂紋進一步擴展知道完全斷裂的現象。這種現象稱為緊固件的疲勞。
緊固件為什么會產生疲勞?
疲勞通常發生在交變應力作用下,破壞通常起源于高應力,高應力的局部,疲勞損傷的結果是形成裂紋。
疲勞失效是疲勞損傷累積的結果,可以分為三個階段
裂紋形成→裂紋擴展→瞬間斷裂
疲勞斷裂有哪些特征?
疲勞斷裂的最大應力遠比靜應力下材料的輕度極限低,甚至比屈服極限低。
疲勞端口均為無明顯塑性形變的脆斷性突然斷裂。
疲勞斷裂是圍觀損傷積累到一定程度的結果。
對于螺栓,起失效形式主要是螺紋部分的塑性形變和螺桿的疲勞斷裂,其中七成的破壞發生在與螺母聯接的第一個螺牙、兩成的破壞發生在螺紋與光桿的轉變處、一成的破壞發生在螺栓頭與螺桿過度圓角處。
提升緊固件疲勞強度的方法有哪些?
提高緊固件疲勞強度主要方法有以下三種:
通過優化設計線下應力集中
改善制造工藝
設置適當的預緊力
嚴格控制螺栓的收尾尺寸消除應力集中:采用較大的過度圓角、切制卸荷槽、螺絲收尾處切制退刀槽
優化螺栓的頭下傾角也可以有效減少應力集中
加強型螺紋與普通螺紋的主要區別在于外螺紋的小徑d1和牙根過渡圓角R,和加強型螺紋的主要特點是小徑d1較普通螺紋大些,牙根過渡圓角半徑增R大,減小螺栓的應力集中,并且對R有具體的要求:
Rmax=0.18042P,Rmin=0.15011P,其中P為螺距
普通螺栓聯接的螺桿拉力主要被最前面的三牙受力螺紋承受,當初始預緊力足夠大時,會是部分螺紋根局部進去塑性形變,同事在這些螺紋根部產生殘余應力。螺紋根部產生的參與壓應力,能提高螺紋的疲勞強度。
同事,塑性變形后的螺紋還能改善螺紋受力分布,使螺紋牙上的接觸壓力變小,由此也提高了螺紋的疲勞強度。如何的改變,還可能會使螺栓聯接中強度最弱的部位被轉移到那些強度相對更大的部位上去了。另外。在材料的屈服之后,螺栓聯接的預緊力的進一步增加也會受到限制