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錚錚鐵骨的緊固件為何會產(chǎn)生疲勞?
發(fā)表時間： 2018-06-11
緊固件在循環(huán)加載的情況下,在某點或者某些點產(chǎn)生永久的局部性損傷,并且在一定的循環(huán)次數(shù)后形成斷裂、或者使裂紋進(jìn)一步擴展知道完全斷裂的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為緊固件的疲勞。
緊固件為什么會產(chǎn)生疲勞?
疲勞通常發(fā)生在交變應(yīng)力作用下,破壞通常起源于高應(yīng)力,高應(yīng)力的局部,疲勞損傷的結(jié)果是形成裂紋。
疲勞失效是疲勞損傷累積的結(jié)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(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)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(jié)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(fā)生在與螺母聯(lián)接的第一個螺牙、兩成的破壞發(fā)生在螺紋與光桿的轉(zhuǎn)變處、一成的破壞發(fā)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(yōu)化設(shè)計線下應(yīng)力集中
改善制造工藝
設(shè)置適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力
嚴(yán)格控制螺栓的收尾尺寸消除應(yīng)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(yōu)化螺栓的頭下傾角也可以有效減少應(yīng)力集中
加強型螺紋與普通螺紋的主要區(qū)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(yīng)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(lián)接的螺桿拉力主要被最前面的三牙受力螺紋承受,當(dāng)初始預(yù)緊力足夠大時,會是部分螺紋根局部進(jìn)去塑性形變,同事在這些螺紋根部產(chǎn)生殘余應(yīng)力。螺紋根部產(chǎn)生的參與壓應(yīng)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(lián)接中強度最弱的部位被轉(zhuǎn)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(lián)接的預(yù)緊力的進(jìn)一步增加也會受到限制