在役螺栓球网架结构m27高强螺栓的疲劳分析与试验验证

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文在役螺栓球网架结构M27高强螺栓的疲劳分析与试验验证摘要经济的快速发展，设置悬挂吊车的网架，特别是设置中、重级吊车网架的逐步推广应用，让我们必须关注其疲劳问题。螺栓球网架是空间网架4结构的一种，规范要求对A3级以上及循环次数大于5×10次的网架进行专门的试验确定其疲劳强度。本文依托国家自然科学基金《在悬挂吊车作用下空间网格结构疲劳问题的深入研究》（51178286，2012-2015），分析研究了影响疲劳强度的因素，进行了M27高强螺栓的疲劳试验和分析研究，研究成果如下：1.借助有限元软件，分析了不同螺纹形式、不同直径、

2、外露牙纹数、螺纹升角、牙根圆角半径、螺栓头过度圆角半径等对应力集中的影响。提出了减小应力集中的有效措施:选用方牙螺纹、螺栓头过渡圆角半径不小于螺纹外径d的0.2倍、选用牙根圆角半径较大的普通螺栓，外露一定数量螺纹。2.分析了螺栓的加工工艺对疲劳强度的影响：热处理方式对疲劳强度的影响有限，滚压的螺纹其疲劳强度高；同时，腐蚀交变荷载对疲劳强度降低影响较大。3.借助MIDAS软件，对某在役螺栓球网架进行了静力分析和疲劳载荷的数理统计，得出结论：吊点螺栓、跨中下弦杆件螺栓、与吊点相连的下弦和腹杆螺栓，易发生疲劳破坏;并且通过统计得到了对应杆件螺栓的等效应力幅

3、。4.利用Amsler疲劳试验机及加载装置，对网架螺栓球中M27高强度螺栓进行疲劳试验，得到两种应力幅下的8个常幅试验数据，得出结论：该网架结构螺栓在50年安全期，可能会发生疲劳破坏。I太原理工大学硕士研究生学位论文5.通过对M27高强螺栓疲劳断口的宏观和微观分析，进一步解释了疲劳破坏的机理，即：在表面形成疲劳源、裂纹扩展形成扩展区，断裂形成瞬断区。关键词：螺栓球网架，应力集中，疲劳分析，疲劳试验II太原理工大学硕士研究生学位论文FATIGUEANALYSISANDEXPERIMENTALVERIFICATIONANDM27HIGHSTRENGTHB

4、OLTINBOLTSPHERESPACETRUSSESINSERVICEABSTRACTWiththerapiddevelopmentofeconomy,thespacetrussessetthesuspensioncrane,especiallyheavycraneareapplicatedgradually,asaresultthefatigueproblemshavetobepaiedattentions.Boltballrackisakindofspacetrusses.Accordingtothecurrentnationalstandar

5、d,theA3suspensioncranewithabrove50,000cyclicnumbersmustbetestedtodeterminthefatiguestrength.BasedonNationalNaturalScienceFoundationofChina—Thefurtherstudyonfatigueproblemofspacegridstructureundertheactionofthesuspendedcraneresearch,thefactorsofaffectingfatiguestrengthareanalyze

6、d，thetestandresearchofhighstrengthboltM27aredone.Aboltballrackwithsuspensioncraneinserviceiscarriedonthestaticandfatigueanalysis.AndthefatiguestrengthofM27boltisobtainedbyexperiment,thefurtherstudyonfatiguedamagemachineisdone,theconcreteworkareasfollows:1.Withtheaidoffiniteelem

7、entsoftware,theinfluenceofstressconcentrationisanalyzedonthedifferentthreadforms,differentdiameter,exposedgrainnumberandthreadangle,rootradius,excessiveboltheadradiuson.Putforwardtheeffectivemeasurestoreducethestressconcentration:choosethethread,boltheadtransitionradiusnotlesst

8、han0.2timesofthreaddiameter,chooselargerrootfilletradi