螺栓联接的疲劳强度

疲劳承载螺栓联接的常规校核步骤(基于材料的最终或支反力矩强度)并不能充分保证联接设计安全。因此,在疲劳承载焊连接校核中使用连接疲劳强度。疲劳承载螺栓联接校核的说明如下。此说明逐步介绍程序的实施过程:

1. 指定疲劳极限

在第一步中,计算按螺栓联接的指定类型、设计、载荷及材料来确定恒定强度下的疲劳极限 σ C

2. 指定有限寿命的疲劳极限

按属于限时强度范围(N< 10 6 次循环)内的指定连接寿命计算有限寿命疲劳极限 σ f 。然后使用有限寿命疲劳极限继续进行计算。

3. 计算特定疲劳载荷参数

给定较高和较低周期载荷的平均值通过以下公式计算得出。这适用于所有指定的载荷。

4. 行程影响

如果行程除了影响疲劳载荷之外还影响连接,则计算时必须包含其影响。这通过在公式中使用动态行程载荷系数来实现,从而确定最大计算载荷:

F max = F m + η F a

5. 计算螺栓联接中的作用应力

采用静态计算中所用公式并使用指定的平均周期载荷 F m 和最大计算载荷 F max 来计算平均周期应力 σ m 和上半周期应力 σ h 。这些应力用于根据此公式计算周期振幅:

σ a = σ h - σ m

6. 指定连接的疲劳强度

利用计算的应力和已知的疲劳极限,可以根据选定的疲劳曲线轻松地确定连接的最终疲劳强度。从下面的图形中,可以明显地看出法向应力和剪切应力的疲劳强度的确定过程。

不同 σ a / σ m 比率的法向应力 Haigh 图(使用了修改的 Godman 疲劳曲线):

不同 τ a / τ m 比率的法向应力 Haigh 图(使用了修改的 Godman 疲劳曲线):

7. 连接校核

在最后一步中,程序会计算连接安全系数 n C = σ A / σ a ,并将其与要求的安全度进行比较。为了方便螺栓联接,必须满足条件 n f n C