专家答疑:材料疲劳的解释

问:什么是螺栓连接的疲劳现象?

答:当组件受到循环负荷时,就会出现材料疲劳。如果受到的循环负荷过大,就会产生细微的裂纹,当裂纹达到一定程度时,零部件会断裂。材料疲劳发生在应力水平低于材料的强度极限时。

当设计一个螺栓接头时,将螺栓受到的循环负荷降到最低,有助于避免连接处出现断裂和后续故障。想要做到这一点,基本原理是使用弹性螺栓夹紧稳固的构件,同时拧紧紧固件达到高的预载荷水平。

例如,使用长螺栓或减小栓杆的直径可以改善螺栓的弹性。一般而言,如果大螺栓不能被施加适当预载荷,或夹紧装置的长度不能被恰当增加,那么使用几个较细的螺栓比使用一个大螺栓要好。避免使用钢材,优先选择软性材料,比如铸铁、轻金属合金、聚合物和类似材料,被夹紧的构件便可保持刚度。

产生疲现象的一个可能原因是螺栓(刚度过高)过大。最容易发生故障的部位是第一个接合螺纹。

 

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