首页/文章/ 详情

仿真笔记——螺栓连接中先松的螺栓，更不容易断？

2年前浏览2147

最近看到一篇文章，认为这个话题非常好，从实际案例及分析结果，来颠覆大家对“螺栓松动谁先断裂”的先前认知。

首先，要搞清楚松的程度和螺栓组承受什么样的载荷？才能判断先松的螺栓会不会先断？

下面，分三种情况，进行讨论。

一、如果是仅承受静载荷

先松的那颗螺栓是不会先断的，螺栓松了，说明预紧力变小了，或预紧力为零了，预紧力越小，在外载荷作用下螺栓综合工作应力越小，工作应力最小的螺栓在静载荷工况下，当然不会先断。

现以法兰连接的中的螺栓连接为例，看看如果有一个螺栓松了，螺栓的受力情况会怎样，如下法兰由8个M16的10.9级螺栓连接，螺栓编号如下：

正常情况下，螺栓是施加了同样的预紧力的，假定螺栓的预紧力为98KN，如果有一个螺栓松了，说明预紧力降低了，或者没有预紧力了，这里把螺栓1的预紧力设为30KN，比其他螺栓的预紧力少了68KN，在法兰承受600KN拉力时，看看螺栓的受力有什么不同；

螺栓的受力情况如下表所示；

有分析结果可知，由于螺栓1的松弛，改变了所有螺栓的受力分布，松弛的螺栓承受的拉力小了，而紧邻松弛螺栓的两颗螺栓（2号和8号螺栓）承受的拉力变大，拉力大也就意味着内应力比较大，如果载荷继续增加，这两个螺栓会先断。

二、如果螺栓组承受疲劳载荷

螺栓完全松了（即没有预紧力了），即使在外载荷作用下，螺栓也不会受力，它紧邻的螺栓承担了它该承受的力，因此先松的螺栓不会先断，它邻近的螺栓可能先断。

还以法兰连接为例，一个螺栓完全松弛了，即预紧力为零了，其他螺栓预紧力还为98KN，

从以上结果可以看到，完全松弛的螺栓在法兰连接承受外载荷时，也不承受拉力，即拉力为零。当法兰承受0至600KN的交变载荷时，每个螺栓的拉力变化范围为：

由螺栓的疲劳特性可知，螺栓的应力变化范围越大，发生疲劳断裂越早。及疲劳寿命越短。

因此，完全松弛的螺栓两侧紧邻的两颗螺栓最先发生疲劳断裂，而完全松弛的螺栓不会断裂。

三、如果螺栓仅是预紧力降低了

那么在疲劳载荷作用下，他的综合应力变化范围就会变大，疲劳寿命就会比设计寿命降低，可能先发生疲劳断裂。

假定螺栓的预紧力为98KN，如果有一个螺栓松了，说明预紧力降低了，或者没有预紧力了，这里把螺栓1的预紧力设为30KN，比其他螺栓的预紧力少了68KN，在法兰承受0至600KN交变拉力时，计算螺栓的受力及拉力变化范围：

从上表计算结果可以看出，未完全松弛螺栓和他紧邻的两颗螺栓的受力变化范围比较大，因此未完全松弛的螺栓和两侧紧邻的两颗螺栓最先发生疲劳断裂。

来源：CAE仿真学社

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2023-03-23