螺栓没开始用就已经屈服了，你们知道吗

tjsdwt · 发表于 2010-7-21 22:17:04

虽然学疲劳已经好几年了，最近做带预紧力的螺栓疲劳寿命计算，突然发现，螺栓在加上预紧力后其螺栓头根部就已经屈服了。这才恍然大悟关于有效应力集中系数的作用。不知道有没有做过相关研究的，谈谈看法啊呵呵

tjsdwt · 发表于 2010-7-21 22:18:54

对了，给本版块提点建议，如果仅仅局限于上传书籍的帖子，那么版块永远也搞不好！应该多讨论点深入的分析实例问题，特别是实际问题。

bily6662 · 发表于 2010-7-22 08:34:24

对于楼主所说的这个问题，我自己的拙见是当循环载荷作用下名义应力小于屈服应力时，局部是可以进入塑性的，构件的疲劳强度是取决于构件的局部应力应变状态的，因此应力集中部位是结构的疲劳薄弱环节，它是控制疲劳寿命的主要因素。对于您说的有效应力集中系数不知道是不是我自己所认为的疲劳缺口系数，也就是无应力集中的光滑试件的疲劳强度与缺口试件的疲劳强度的比值？这个系数好像是主要反应了材料对缺口的敏感性，材料对缺口约敏感也就是疲劳缺口系数远小于应力集中系数，材料的塑性约好：如果这两个系数接近那么材料的脆性约明显。

bily6662 · 发表于 2010-7-22 08:34:52

2# tjsdwt
对于楼主所说的这个问题，我自己的拙见是当循环载荷作用下名义应力小于屈服应力时，局部是可以进入塑性的，构件的疲劳强度是取决于构件的局部应力应变状态的，因此应力集中部位是结构的疲劳薄弱环节，它是控制疲劳寿命的主要因素。对于您说的有效应力集中系数不知道是不是我自己所认为的疲劳缺口系数，也就是无应力集中的光滑试件的疲劳强度与缺口试件的疲劳强度的比值？这个系数好像是主要反应了材料对缺口的敏感性，材料对缺口约敏感也就是疲劳缺口系数远小于应力集中系数，材料的塑性约好：如果这两个系数接近那么材料的脆性约明显。

bily6662 · 发表于 2010-7-22 08:39:05

此外对于您说的带有预紧力的情况，比如一个中心圆孔试件远处加载力S，这时候的应力集中系数是3，但是当这个试件左侧和右侧加上压力S时候，这个时候的应力集中系数就变成4了。这个计算有明确的计算公式的，自己没记错应该是一个是3一个是4.如果有错误还请见谅。

tjsdwt · 发表于 2010-7-22 16:18:00

呵呵楼上兄弟，我估计你还在上学，功底不错，你说的都是对的。只是没想到加上的预紧力已经远远让螺栓的根部产生了屈服，和原来想象的不大一样，所以发表了一下感慨！其实螺栓预紧后，让螺栓根部的圆角全部产生了屈服，其实范围不能算太小。

hjli6 · 发表于 2010-7-25 00:10:09

本帖最后由 hjli6 于 2010-7-25 00:18 编辑

6# tjsdwt

你说的现象是存在的. 应该说螺栓根部圆角的应力超过了材料的屈服点.但那一点不一定真正发生了屈服. 一般的螺钉在加工时有表面硬化现象,特别是标准件是碾出来的,真正的屈服点是很高的. 一般的不拆卸螺钉的最大预紧力是75% yield. 世界上就是这么规定的.这多少代人试验得出的结论. 用起来肯定比不加或少加预紧力好.

可用有限元建个模型,加个75%预紧力. 元根的应力值肯定超过屈服点. 也就是说应力集中系数是3左右.但这些结果都是线弹性的. 不能用这个值来判定螺栓是否失效.

真正螺钉断裂95%是在和螺孔相连的第一道螺纹处.这点的SCF要大于3.

对于螺钉的疲劳分析,还是用线弹性计算. 当mean stress大于yield strength时, 按ASME. mean stress用Su-Sa来代替,再用Goodman换一下.

16629386 · 发表于 2010-7-25 10:50:45

理论计算没有考虑到应力集中系数，CAE分析就会算出来。

xuxiao_638 · 发表于 2010-7-25 23:41:01

有命令流嘛？发来看一下？目前正在学习有关螺栓预紧力和疲劳的分析！

xuxiao_638 · 发表于 2010-7-25 23:41:29

xuxiao_638@126.com,谢谢楼主！

tjsdwt · 发表于 2010-7-26 21:45:19

本帖最后由 tjsdwt 于 2010-7-26 21:48 编辑

hjli6朋友，刚才说到螺栓的有限元模拟，真实带预紧力的螺栓，最后的螺栓总载荷是和螺栓刚度和连接件刚度有关的，而且还包括弹垫、垫圈等的刚度，这些你都在有限元里面考虑吗，如果这样的岂不是很复杂，不过不模拟，螺栓总载荷是不准确的。另外还有一个问题想请教，刚才您提到了ASME标准，他对平均应力的修正方法不是根据GOODMAN图吗？还是有其他方法？

tjsdwt · 发表于 2010-7-26 21:49:55

xuxiao——638我没有用有限元进行分析，就算用的话我也是用ABAQUS不好意思啊呵呵

hjli6 · 发表于 2010-7-27 00:36:46

11# tjsdwt

对于螺钉, 螺杆这样的标准件,用公式,加上应力集中系数就可以了. 没必要用有限元.结果是一样的. 我做的有限元只是想验证一下.
大的螺钉的预紧力是在中心孔测伸长来保证的.就不用考虑连接件的刚度.

ASEM 就是用GOODMAN,

我提的是当你算出的应力值已超过屈服点时, 如何确定平均应力 ?

跟常规方法是不一样的.

tjsdwt · 发表于 2010-8-4 21:08:41

hjli6 平均应力应该还是应用名义应力中的平均应力啊？您说的和常规不一样是何意？

icezone · 发表于 2010-8-31 09:11:14

有些螺栓是要求装配后处于屈服状态的，如发动机的主轴承盖螺栓。

kouhongbin · 发表于 2011-2-7 20:06:14

我是这样理解的，引起疲劳的最主要原因是载荷的幅值变化，而不是最大载荷，螺栓预紧（类似于发动机主轴承盖螺栓）就是利用这个原理，虽然预紧就让螺栓的应力达到了屈服，相当于加了很大的平均应力，但因预紧力大，螺栓接触压力就大，能抵抗的切向载荷就大，螺栓连接的越是牢固，相反的，外部载荷在螺栓上引起的应力幅值一般很小，远小于预紧应力，就相当与在一个很大的平均应力上叠加了一个很小幅值的应力，也是不会坏的。

lungo999 · 发表于 2011-3-1 21:06:46

在螺栓的承载力里面，有考虑因为螺栓的在施加预紧力时而作的折扣。因此有人已经发明了不需要通过扭转施加预紧力的方法。另外，事物总有两面性，预应力的施加可以增大结构刚度，但是以其部分强度为代价的。

wufa · 发表于 2011-4-12 07:46:36

螺栓的使用有两种：一是用材料的弹性段，另一是用材料塑性段。第一种应用有局部材料进入塑性状态，第二种应用会使螺栓在长度方向上有大部份进入塑性状态。
进行高周疲劳计算时可以考滤塑性应变的影响，进入塑性后应力幅是降低的，疲劳安全系数反而提高了。

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