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螺纹要素对构件断裂力学特性影响的实验研究

2017-5-15 返回列表
导读:  螺纹紧固件应力强度因子K表达式的推导对于在考虑螺纹结构参数的前提下如何求解螺纹根部的应力强度因子,现行的一些方法都是以某个相类似的典型裂纹体作为螺栓模型,进行一些修正后得出的,其修正也仅针对螺纹部分结构参数,用于工程实际还欠全面。如,将螺纹视为有槽圆柱体,其螺纹根部的应力强度因子的修正因子F仅针对裂纹深度a及圆柱体直径d等参数修正;而等则根据螺栓的特征,……
  螺纹紧固件应力强度因子K表达式的推导对于在考虑螺纹结构参数的前提下如何求解螺纹根部的应力强度因子,现行的一些方法都是以某个相类似的典型裂纹体作为螺栓模型,进行一些修正后得出的,其修正也仅针对螺纹部分结构参数,用于工程实际还欠全面。如,将螺纹视为有槽圆柱体,其螺纹根部的应力强度因子的修正因子F仅针对裂纹深度a及圆柱体直径d等参数修正;而等则根据螺栓的特征,近似地把螺纹看成裂纹,其螺纹根部的应力强度因子的修正因子F是针对螺纹张角0、螺纹间相互干涉和螺纹根部曲率半径d等螺纹结构参数进行了修正由此看出,螺纹要素对构件断裂力学特性的影响还没有完全统一的认识推导出的光滑(无槽)圆柱体应力强度因子表达式为基础,利用刘浏已推导出的轴肩应力强度因子K表达式结果,由于螺栓与具有轴肩的圆柱体形状的近似性,且当轴肩半径d肩减小到一定程度时就变成了螺纹圆角半径dm,由此采用类比的推导方法,根据的分析结论,再考虑到应力集中、螺纹张角0螺纹间相互干涉和螺纹根部曲率半径d等螺纹结构参数的综合影响,参见/d,d/D)为修正因子;a为螺栓螺纹根部裂纹深度;d为螺纹内径;D为螺纹外径;e为名义应力。其中:a/d项反映了螺栓装配连接使用时裂纹扩展的影响,d/D项反映了螺栓制造的尹峰等:螺纹要素对构件断裂力学特性影响的。  从中可看出,F'(a/d,d/D)数据点趋于线性分布,为了方便起见,用一直线方程来代替:F(a/d,d/D)=1.02-0.06,如将此直线方程代入推由此即可求出任一裂纹长度ai时其对应的由式(4)式(5)可分别求出修正因子/(a/D)对每一个实验数据点(ai,Ni)都可求出对应的。/(a/d),。/(d/D)将所有的数据点/,'(a/d)与/,U/D)绘制在坐标纸上,可看出其各自的影响效果,见从中可看出,不仅修正因子F(a/d,d/D)趋于线性分布,而且修正因子/(a/D)都趋于线性分布,说明F(a/D)假设是成立的,为进一步研究修正因子/(a/D)与/(d/D)各自对螺栓应力强度因子的影响提供了方便。  为了检验推导式(1)的使用效果,可从另一个角度进行验证,按高等数学微分定义知da/dN=AaAN,从a-N实验曲线图上可求出任一点i的值,又将Ni对应a的值代入F(a/D)直线d,d/D)Ae5,求(Ak),将从实验曲线a-N得到对应的所有(AaAn),(AK)i数据对与理论值求出的(da)i,(AK)i数据对一起绘制在同一坐标下,将理论值与实验值作比较,如所式使用范围是裂纹稳定扩展区内(0.53.7mm),超出了这个范围,裂纹尖端塑性区增大,超出了线弹性范围,使Paris公式失效的结果3结论从实验数据看,各个螺栓试件的起裂时间相差很大,这说明由于螺栓原材料的制造及螺栓试件加工过程中形成的表面缺陷对裂纹扩展及疲劳强度的影响很大从中看出,螺栓内外径之比修正因子f(d/D)随裂纹扩展呈下降趋势,当裂纹扩展至一定深度时,这种影响消失,这正说明了理论应力集中的影响,即对表面小裂纹影响最大,而对深裂纹无影响,这也与。Toribio的研究结论相一致本文所推导出的螺栓的应力强度因子表达式K较好地描述了螺纹结构参数对螺纹紧固件断裂力学特性的影响,中的实验结果也表明导出公式更接近于实际工况,是比较合理的,因而具有一定的工程使用价值。
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