专家天地: 现象背后的故事

问:  什么是「原始螺栓现象」?

答:  「原始螺栓现象」(Virgin Bolt Phenomenon)是 Rolf Steinbock 在对 Superbolt 拉伸器开展早期研究时创造的词组。确定预紧力数值时,需扭紧 Superbolt 拉伸器,以便对相应的测试螺杆进行拉伸,并在测试前后测量总长度(使用胡克定律计算荷载)。测试中出现的不一致结果,导致图标数据形成一个奇怪的曲线,无法解释。释放测试荷载后重新测量螺杆时,他观察到一个奇特的现象,测试螺杆不一定总能恢复到原始长度,因而导致巨大误差(其中一次测试达到 34%)。

令人不解的是,这种现象仅在第一次测试时发生。此次测试之后,螺杆皆能恢复到新建立的基础长度。这种表面上的「永久拉伸」并非由于材料塑变导致,因为测试是在屈服值下执行。进一步测试表明,这是在预热处理材料被加工成螺桩时出现的问题。而在后热处理的螺栓中未观察到此现象。这表示加热处理导致螺栓杆外部快速变硬,致使芯部受到剧烈压缩并将晶粒聚在一起。制造过程中剥离其外层会释放这种压力。施加于成品螺杆外部的拉伸荷载有效地使晶粒重新定位(如同解开链条)。

由于测试或现场维修时,主要是对「原始」加工螺桩进行拉伸测量,因此必须将螺杆拉伸一次,然后重新建立新的基础长度,以确保数值正确。「原始螺栓现象」并不广为人知,但在正确评估拉伸测量结果时,该现象是重要的变量,必须纳入考虑范围内。

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