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    螺紋要素對構件斷裂力學特性影響的實驗研究

    2017/5/15 返回列表
    導讀:  螺紋緊固件應力強度因子K表達式的推導對於在考慮螺紋結構參數的前提下如何求解螺紋根部的應力強度因子,現行的一些方法都是以某個相類似的典型裂紋體作爲螺栓模型,進行一些修正後得出的,其修正也僅針對螺紋部分結構參數,用於工程實際還欠全面。如,將螺紋視爲有槽圓柱體,其螺紋根部的應力強度因子的修正因子F僅針對裂紋深度a及圓柱體直徑d等參數修正;而等則根據螺栓的特徵,……
      螺紋緊固件應力強度因子K表達式的推導對於在考慮螺紋結構參數的前提下如何求解螺紋根部的應力強度因子,現行的一些方法都是以某個相類似的典型裂紋體作爲螺栓模型,進行一些修正後得出的,其修正也僅針對螺紋部分結構參數,用於工程實際還欠全面。如,將螺紋視爲有槽圓柱體,其螺紋根部的應力強度因子的修正因子F僅針對裂紋深度a及圓柱體直徑d等參數修正;而等則根據螺栓的特徵,近似地把螺紋看成裂紋,其螺紋根部的應力強度因子的修正因子F是針對螺紋張角0、螺紋間相互幹涉和螺紋根部曲率半徑d等螺紋結構參數進行了修正由此看出,螺紋要素對構件斷裂力學特性的影響還沒有完全統一的認識推導出的光滑(無槽)圓柱體應力強度因子表達式爲基礎,利用劉瀏已推導出的軸肩應力強度因子K表達式結果,由於螺栓與具有軸肩的圓柱體形狀的近似性,且當軸肩半徑d肩減小到一定程度時就變成了螺紋圓角半徑dm,由此採用類比的推導方法,根據的分析結論,再考慮到應力集中、螺紋張角0螺紋間相互幹涉和螺紋根部曲率半徑d等螺紋結構參數的綜合影響,參見/d,d/D)爲修正因子;a爲螺栓螺紋根部裂紋深度;d爲螺紋內徑;D爲螺紋外徑;e爲名義應力。其中:a/d項反映了螺栓裝配連接使用時裂紋擴展的影響,d/D項反映了螺栓製造的尹峯等:螺紋要素對構件斷裂力學特性影響的。  從中可看出,F'(a/d,d/D)數據點趨於線性分佈,爲了方便起見,用一直線方程來代替:F(a/d,d/D)=1.02-0.06,如將此直線方程代入推由此即可求出任一裂紋長度ai時其對應的由式(4)式(5)可分別求出修正因子/(a/D)對每一個實驗數據點(ai,Ni)都可求出對應的。/(a/d),。/(d/D)將所有的數據點/,'(a/d)與/,U/D)繪製在座標紙上,可看出其各自的影響效果,見從中可看出,不僅修正因子F(a/d,d/D)趨於線性分佈,而且修正因子/(a/D)都趨於線性分佈,說明F(a/D)假設是成立的,爲進一步研究修正因子/(a/D)與/(d/D)各自對螺栓應力強度因子的影響提供了方便。  爲了檢驗推導式(1)的使用效果,可從另一個角度進行驗證,按高等數學微分定義知da/dN=AaAN,從a-N實驗曲線圖上可求出任一點i的值,又將Ni對應a的值代入F(a/D)直線d,d/D)Ae5,求(Ak),將從實驗曲線a-N得到對應的所有(AaAn),(AK)i數據對與理論值求出的(da)i,(AK)i數據對一起繪製在同一座標下,將理論值與實驗值作比較,如所式使用範圍是裂紋穩定擴展區內(0.53.7mm),超出了這個範圍,裂紋尖端塑性區增大,超出了線彈性範圍,使Paris公式失效的結果3結論從實驗數據看,各個螺栓試件的起裂時間相差很大,這說明由於螺栓原材料的製造及螺栓試件加工過程中形成的表面缺陷對裂紋擴展及疲勞強度的影響很大從中看出,螺栓內外徑之比修正因子f(d/D)隨裂紋擴展呈下降趨勢,當裂紋擴展至一定深度時,這種影響消失,這正說明瞭理論應力集中的影響,即對錶面小裂紋影響最大,而對深裂紋無影響,這也與。Toribio的研究結論相一致本文所推導出的螺栓的應力強度因子表達式K較好地描述了螺紋結構參數對螺紋緊固件斷裂力學特性的影響,中的實驗結果也表明導出公式更接近於實際工況,是比較合理的,因而具有一定的工程使用價值。
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