循环应力与锚杆性能

这篇文章是基于德尔·安德伍德在《Inspectioneering Journal》2011年1月/ 2月、3月/ 4月和5月/ 6月发表的三篇文章。188游戏平台下载你可以找到原文在这里，在这里,在这里．

业内几乎所有人都遇到过这样的问题:在某些情况下，紧螺栓可以正常工作，而松螺栓则会失效。这是因为螺栓可能会遇到两种基本类型的加载:“静态”或稳态加载，和“循环”或连续变化的加载。中的图形显示了这两种条件，以及两者的组合图1、2和3，结果表明，循环强度范围至多为1 / 2左右。

当然，工艺设备中的螺栓很少在完全静态或循环状态下加载。举个例子:螺栓的预紧力或扭矩是一个静态组件，而加载是一个循环组件。

这种组合情况最直接的说明是平面法兰连接，如用于连接水平压缩机缸到曲轴箱。如果螺栓扭矩适当(静载荷)，螺栓上的循环载荷分量从往复式压缩机运转时就会变小。螺栓将处于所谓的“保护状态”。如果扭矩过低，允许法兰面分离，螺栓失去保护，看到整个循环组件，通常会失效。

现在让我们来看看为什么如果法兰在操作中允许分离，螺栓会失效的力学原理。在下面的图中，我们可以看到一个(有点夸张)平面法兰连接，就像在循环加载杆件中使用的法兰连接一样。当压缩机或动力缸安装在大型固定设备的曲轴箱上时，通常使用相同类型的接头。

当法兰紧密地结合在一起时，当施加循环应力时，法兰表面有效地作为一个单一的固体块。这是因为循环分量分布在整个区域，这意味着螺栓只看到一小部分的总应力被应用于它们的横截面面积。以上图所示的螺栓为例，这大约是百分之四。

受保护的条件要求螺栓上的预紧力足够高，以保持法兰紧密地在循环载荷下在一起。如果预紧力过低，法兰面将在至少部分加载周期中分离，如下图所示。在这种情况下，螺栓必须承受全循环载荷，这将使其受到循环应力和疲劳。

最后，我们将研究一种方法，可以降低螺栓对法兰分离的敏感性。它涉及到螺栓的刚度和应力集中系数的处理。下图是两种典型的法兰螺柱螺栓，在稳定加载时强度相同，但在循环加载时，中间截面减小的螺柱更强。

螺栓的有效承载截面是螺纹区域的根直径。第二螺栓具有相同的有效截面作为第一个，即使中心部分已加工到根直径。所以，对于稳定载荷，这两个螺栓本质上是相同的。

然而，循环加载的应力集中系数因刚度的降低而降低。同时，减少螺栓不太可能成为松散偶尔的热变化，因为它有更多的弹簧作用。减少应力集中和改善弹簧作用的最佳组合是将中间部分降低到距螺纹根部约15%的位置。

希望这些信息对你有帮助。螺栓的完整性是每个工厂和设施的重要组成部分，因此保持连接工厂的螺栓的健康对设施的整体健康至关重要。