螺栓疲劳强度计算方法的对比与选择

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1、维普资讯http://www.cqvip.com螺栓疲劳强度计算方法的对比与选择周志鸿，李静(北京科技大学土木与环境工程学院设备工程系，北京100083)摘要：介绍了承受交变载荷的螺栓联接进行疲劳强度计算的几种方法：按照最小应力保持不变计算、按照廊力幅计算、按照应力比保持不变计算、用疲劳损伤累积假说计算和有限元法计算并用前四种方法对两个实例进行了计算比较，得出各计算方法的选择依据。关键词：螺栓联接：拔劳强度：计算方法中图分类号：TH131．3文献标识码：A承受交变载荷作用的螺栓联接．其失一介绍，并加以比较

2、。效形式主要为疲劳破坏．此时进行螺栓强1螺栓的受力分析度计算除了州最大载荷进行静强度计算外，还须进行疲劳强度的计算，以保证陔零绝大多数螺栓联接都是紧联接．在承部件既不会在最大载荷下发生静强度断受预紧力作用的同时，还承受由0到裂，也不会在循环载荷下发生疲劳破坏。本循环变化的脉动工作载荷，典型脉动工作文将对现有的螺栓疲劳强度的计算方法作载荷变化图参见图I。时问图1螺栓工作拉力变化示意图螺栓在承受工作载荷后，根据螺栓和2所示。被联接件的变化情况，螺栓的预紧力会螺栓受到的总拉力等于残余预紧力减少至残余预紧力，其变

3、化示意图如图与工作拉力之和。总拉力的计算公6凿岩机械气动工具，2005(4)维普资讯http://www.cqvip.com0时间图2螺栓内部残余预紧力变化示意图式为：称为螺栓的相对刚度，其取值乙6十乙m=+=+。()由垫片材料决定。一般推荐下列数据：金属式中——螺栓的总拉力垫片或无垫片0．2～0．3，皮革垫片0．7，铜皮——螺栓的预紧力石棉垫片0．8，橡胶垫片0．9m。——螺栓的工作拉力由式(1)可以看到，总拉力由到——螺栓的刚度变化，总拉力的变化示意图如图3C——被联接件的刚度所示、／0时间图3螺栓受

4、到的总拉力变化示意图即=C对螺栓进行疲劳强度计算。其疲2螺栓疲劳强度计算与校核的劳强度计算的强度公式为一方法简介nsa2．1按照最小应力保持不变计算疲劳强度急Ln／㈤由图3可以看出，螺栓承受拉力最小值式中——计算安全系数保持不变，由=F／A可知，螺栓的最小应力——一材料对称循环拉压疲劳极限，值保持不变，因此可按照最小应力保持不变，具体值可由下式计算得出凿岩机械气动工具．2005(4)7维普资讯http://www.cqvip.com——许用安全系数，对螺栓联接，[n]=1．2-2．0[a]——许用应力幅，

5、[ora卜面子：orl=0．23(or+orb)见文献[2】[n]——按应力幅计算时的许用安全or——材料的抗拉强度极限，具体值系数，对螺栓联接，]：可查机械设计手册1．5～2．5or——材料的屈服强度极限，具体值其他参数意义同上。可查机械设计手册满足式(3)条件即为满足疲劳强度要求。——应力折算系数另外，还有一种按照应力幅进行计算的=公式or≥【or](4)K——疲劳极限的综合影响系数式中or——循环拉应力的应力幅=c+，or。=￡p移t1其中——有效应力集中系数，具体值可[or]——许用应力幅，同上查

6、文献川满足式(4)条件即为满足疲劳强度要求。s——尺寸系数，体值可查义献【iJ2_3按照应力比保持不变计算疲劳强度——表面质量系数，具体值可查文还有一种螺栓疲劳强度计算的方法．即献fJ按照应力比=保持不变进行计算——强化系数，具体值可查文献【lJ十。m——循环拉应力的应力幅n0"1≥M(5)or=式中各参数意义同上or——最大应力值满足式(5)条件即为满足疲劳强度要求。——2．4用疲劳损伤累积假说计算疲劳强度⋯最小应力值满足式(2)条件即为满足疲劳强度要求。前面介绍的几种计算螺栓疲劳强度的2．2按照应力幅

7、计算疲劳强度方法，都是对于规律性的交变应力，而对于拉力幅是影响螺栓疲劳强度的最大非规律性的变应力，计算时，可以先简化为因素。分级稳定交变应力(如图4所示)。按照疲=(一Fo)i2劳损伤累积假说，即米奈(Miner)法则．进式中——螺栓的拉力幅行计算。——螺栓的总拉力最大值疲劳强度计算公式为IiJ——螺栓的预紧力r!=≥M(6)拉力幅是影响螺栓疲劳强度的主要因uGa式中凡——计算安全系数素，由or=÷可知，可按照应力幅进行螺栓or——一材料对称循环拉压疲劳极限．疲劳强度的计算，其计算公式为【3_具体值可由下

8、式计算得出or一1=0．23(or+orb)](3)crb——材料的抗拉强度极限．具体值式中n——计算安全系数可查机械设计手册8凿岩机械气动工具。2005(4)维普资讯http://www.cqvip.com0时间图4非规律性变应力转化为分级稳定交变应力——材料的屈服强度极限，具体值应变状态．现在已经很普遍【5’。但对于交可查机械设计手册变载荷作用下螺栓的有限元分析，还很少O"e——不稳定变应力的计算应力，有人进行。实际上，可