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螺栓連接中先松的螺栓,更不容易斷?

最近看到一篇文章,從實際案例及分析結果加以論證,來顛覆大家對“螺栓松動誰先斷裂”的基本認知。

在回答這個問題之前,首先要搞清楚松的程度和螺栓組承受什么樣的載荷,才能判斷先松的螺栓會不會先斷。

下面,分三種情況進行討論。

如果是僅承受靜載荷

先松的那顆螺栓是不會先斷的,螺栓松了,說明預緊力變小了,或預緊力為零了,預緊力越小,在外載荷作用下螺栓綜合工作應力越小,工作應力最小的螺栓在靜載荷工況下,當然不會先斷?,F以法蘭連接的中的螺栓連接為例,看看如果有一個螺栓松了,螺栓的受力情況會怎樣,

如下法蘭由8M1610.9級螺栓連接,螺栓編號如下:

001

正常情況下,螺栓是施加了同樣的預緊力的,假定螺栓的預緊力為98KN,如果有一個螺栓松了,說明預緊力降低了,或者沒有預緊力了,這里把螺栓1的預緊力設為30KN,比其他螺栓的預緊力少了68KN,在法蘭承受600KN拉力時,看看螺栓的受力有什么不同;

螺栓的受力情況如下表所示;

004

有分析結果可知,由于螺栓1的松弛,改變了所有螺栓的受力分布,松弛的螺栓承受的拉力小了,而緊鄰松弛螺栓的兩顆螺栓(2號和8號螺栓)承受的拉力變大,拉力大也就意味著內應力比較大,如果載荷繼續增加,這兩個螺栓會先斷。

二、如果螺栓組承受疲勞載荷

螺栓完全松了(即沒有預緊力了),即使在外載荷作用下,螺栓也不會受力,它緊鄰的螺栓承擔了它該承受的力,因此先松的螺栓不會先斷,它鄰近的螺栓可能先斷。還以法蘭連接為例,一個螺栓完全松弛了,即預緊力為零了,其他螺栓預緊力還為98KN,

005

從以上結果可以看到,完全松弛的螺栓在法蘭連接承受外載荷時,也不承受拉力,即拉力為零。當法蘭承受0600KN的交變載荷時,每個螺栓的拉力變化范圍為:

006

由螺栓的疲勞特性可知,螺栓的應力變化范圍越大,發生疲勞斷裂越早。及疲勞壽命越短。因此,完全松弛的螺栓兩側緊鄰的兩顆螺栓最先發生疲勞斷裂,而完全松弛的螺栓不會斷裂。

三、如果螺栓僅是預緊力降低了

那么在疲勞載荷作用下,他的綜合應力變化范圍就會變大,疲勞壽命就會比設計壽命降低,可能先發生疲勞斷裂。

假定螺栓的預緊力為98KN,如果有一個螺栓松了,說明預緊力降低了,或者沒有預緊力了,這里把螺栓1的預緊力設為30KN,比其他螺栓的預緊力少了68KN,在法蘭承受0600KN交變拉力時,計算螺栓的受力及拉力變化范圍:

從上表計算結果可以看出,未完全松弛螺栓和他緊鄰的兩顆螺栓的受力變化范圍比較大,因此未完全松弛的螺栓和兩側緊鄰的兩顆螺栓最先發生疲勞斷裂。


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