螺栓振動(dòng)疲勞試驗(yàn)怎么做？

發(fā)動(dòng)機(jī)、風(fēng)電、橋梁上的螺栓天天受交變載荷，疲勞是主要的失效方式。螺栓的疲勞性能怎么驗(yàn)證？靠振動(dòng)疲勞試驗(yàn)——在試驗(yàn)機(jī)上反復(fù)加載，看它能撐多少次。螺栓振動(dòng)疲勞試驗(yàn)怎么做，這篇文章講清楚。

為什么螺栓要做疲勞試驗(yàn)

螺栓的靜強(qiáng)度試驗(yàn)人人做，但實(shí)際失效多數(shù)是疲勞：交變載荷下，即使應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度，螺栓也會(huì)在應(yīng)力集中處萌生裂紋，逐步擴(kuò)展，最終斷裂。疲勞壽命是"撐多少次"，和靜強(qiáng)度是兩碼事。

影響螺栓疲勞的關(guān)鍵因素：螺紋根部應(yīng)力集中、預(yù)緊力、表面狀態(tài)、材質(zhì)和熱處理、載荷類型。

疲勞試驗(yàn)的目的：測(cè)螺栓的疲勞極限、驗(yàn)證設(shè)計(jì)壽命、對(duì)比工藝、失效分析復(fù)現(xiàn)。

疲勞試驗(yàn)怎么做

螺栓振動(dòng)疲勞試驗(yàn)流程：

第一步，確定試驗(yàn)條件：應(yīng)力幅、平均應(yīng)力、頻率、循環(huán)目標(biāo)。第二步，裝樣：螺栓裝在專用夾具上，預(yù)緊到規(guī)定預(yù)緊力。第三步，加載：試驗(yàn)機(jī)施加交變載荷，計(jì)數(shù)循環(huán)。第四步，判定：螺栓斷裂或達(dá)到目標(biāo)循環(huán)不斷。第五步，多級(jí)測(cè)試：不同應(yīng)力幅做多組，畫(huà)出 S-N 曲線，確定疲勞極限。

設(shè)備：電磁諧振式疲勞試驗(yàn)機(jī)、液壓伺服試驗(yàn)機(jī)。

試驗(yàn)結(jié)果怎么看

S-N 曲線：橫軸循環(huán)次數(shù)，縱軸應(yīng)力幅。曲線下降后趨于水平。鋼制螺栓的疲勞極限約在 100 萬(wàn)到 1000 萬(wàn)次循環(huán)間確定。

關(guān)鍵結(jié)論參考：

一是預(yù)緊力對(duì)疲勞影響巨大：預(yù)緊力適當(dāng)時(shí)螺栓應(yīng)力幅小、疲勞壽命長(zhǎng)；預(yù)緊力不足，螺栓應(yīng)力幅大、疲勞壽命短——"預(yù)緊力不足是螺栓疲勞的頭號(hào)殺手"。二是滾壓螺紋比車(chē)削螺紋疲勞強(qiáng)度高，高疲勞螺栓必須滾壓螺紋。三是加大螺紋根部圓角降低應(yīng)力集中，疲勞壽命明顯提高。四是表面處理影響：鍍鋅可能引起氫脆，達(dá)克羅、磷化對(duì)疲勞影響小。

試驗(yàn)注意事項(xiàng)

一是試驗(yàn)夾具模擬真實(shí)連接：夾具剛度、墊片狀態(tài)影響結(jié)果。二是頻率別太高導(dǎo)致發(fā)熱：高頻試驗(yàn)注意樣品溫升。三是統(tǒng)計(jì)樣本：疲勞試驗(yàn)分散性大，同一應(yīng)力級(jí)至少 3 到 5 根樣品。四是區(qū)分失效模式：疲勞斷口vs 過(guò)載斷口——斷口分析確認(rèn)是疲勞破壞。五是和實(shí)際工況對(duì)應(yīng)：試驗(yàn)的應(yīng)力比、應(yīng)力幅要和實(shí)際載荷譜對(duì)應(yīng)，才有工程意義。

螺栓振動(dòng)疲勞試驗(yàn)在試驗(yàn)機(jī)上施加交變載荷測(cè)疲勞壽命，S-N 曲線定疲勞極限，預(yù)緊力不足是疲勞頭號(hào)殺手，滾壓螺紋和牙底圓弧提高疲勞強(qiáng)度，樣本 3 到 5 根、斷口分析確認(rèn)疲勞失效。萬(wàn)千緊固件高疲勞螺栓滾壓螺紋、工藝可控，歡迎來(lái)電咨詢。