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高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)在哪里,?

上海材料工程大學(xué)高性能鋼團(tuán)隊經(jīng)過一年多的反復(fù)試驗,,與其他7位合作者合作,成功研制出世界上第一個被稱為世界最強(qiáng)緊固件的19.8級超高強(qiáng)度螺栓,。


通過材料和熱處理工藝優(yōu)化,,16.8級和19.8級螺栓室溫抗拉強(qiáng)度分別滿足1600~1770MPa和1900~2070MPa,。


剪切測試(依據(jù)GJB 3376-1998)結(jié)果表明,,16.8級和19.8級螺栓剪切力分別達(dá)到97KN和115KN;


室溫拉伸疲勞強(qiáng)度測試(依據(jù)GJB 3376-1998及GJB715.30A-2002,,載荷比=0.1)結(jié)果表明,,研制的緊固件滿足疲勞壽命要求(平均疲勞壽命不低于65000次,,單個疲勞壽命不低于45000次),;


耐延遲斷裂性能試驗(根據(jù)GJB 715.12-1990,大氣環(huán)境下恒定拉應(yīng)力保持96小時)結(jié)果表明,,螺栓在測試時間內(nèi)未發(fā)生斷裂破壞,,卸載后螺栓表面及螺紋處未發(fā)現(xiàn)裂紋;新研制的超高強(qiáng)度螺栓綜合性能滿足使役要求,。

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超高強(qiáng)度緊固件可以在相同夾緊力下,,通過減少自身尺寸來降低重量和增加安裝空間,,因此可以對被連接部件進(jìn)行功能和體積優(yōu)化,從而使裝備達(dá)到整體減重和性能優(yōu)化的目的,。


那么,,什么是高強(qiáng)度螺栓?高強(qiáng)度螺栓究竟強(qiáng)在哪,?今天,,法士威帶你來了解一下。

1?什么是高強(qiáng)度螺栓,?

高強(qiáng)度螺栓(High-Strength Friction Grip Bolt),,英文直譯為:高強(qiáng)度摩擦預(yù)緊螺栓,英文簡稱:HSFG,??梢姡覀冎形氖┕ぶ兴f的高強(qiáng)度螺栓是高強(qiáng)度摩擦預(yù)緊螺栓的簡稱,。在日常溝通中,,僅僅是簡略了“摩擦(Friction)”“預(yù)緊(Grip)”兩個詞,卻造成了許多工程技術(shù)人員對高強(qiáng)度螺栓基本定義的理解,,產(chǎn)生了誤區(qū),。


誤區(qū)一:材料等級超過8.8級的螺栓,就是“高強(qiáng)度螺栓”,?


高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓的核心區(qū)別并不在于使用材料的強(qiáng)度,,而是受力的形式。本質(zhì)是是否施加預(yù)緊力,,并利用靜摩擦力抗剪,。


實際上在英標(biāo)規(guī)范,美標(biāo)規(guī)范中提到的高強(qiáng)度螺栓(HSFG BOLT)只有8.8級和10.9級兩種(BS EN 14399 / ASTM-A325&ASTM-490),,而普通螺栓卻有包含有4.6,,5.6,8.8,,10.9,,12.9等(BS 3692 11款表2);由此可見,,材料強(qiáng)度高低并不是區(qū)別高強(qiáng)度螺栓與普通螺栓的關(guān)鍵,。

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2?高強(qiáng)度螺栓強(qiáng)在哪?

按照GB50017,,計算單個普通螺栓(B類)8.8級和高強(qiáng)度螺栓8.8級抗拉及抗剪強(qiáng)度,。

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通過計算我們可以看到,相同等級的情況下,,普通螺栓的抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的設(shè)計值都要高于高強(qiáng)度螺栓,。


那么高強(qiáng)度螺栓,,“強(qiáng)”在哪里?


為回答這一個問題,,必須從兩種螺栓的設(shè)計工作狀態(tài)入手,,研究其彈塑性變形的規(guī)律,并理解到設(shè)計破壞時的極限狀態(tài),。


004

設(shè)計破壞時的極限狀態(tài)


普通螺栓:螺桿本身發(fā)生超過設(shè)計允許的塑性變形,,螺桿被剪壞。


普通螺栓連接,,開始承受剪力前連接板間就會發(fā)生相對滑移,,繼而螺栓桿和連接板接觸,發(fā)生彈塑性形變,,承受剪力,。


高強(qiáng)度螺栓:有效摩擦面間的靜摩擦力被攻克,兩塊鋼板發(fā)生相對位移,,設(shè)計考量上即為破壞,。


高強(qiáng)度螺栓連接,摩擦力首先承受剪力,,當(dāng)荷載增大到摩擦力不足以抵抗剪力,,靜摩擦力被攻克,連接板發(fā)生相對滑移(極限狀態(tài)),。但此時雖然破壞,,但螺栓桿與連接板發(fā)生接觸,依然可以利用其本身的彈塑性形變,,承受剪力,。


誤區(qū)二:承載能力高就是高強(qiáng)度螺栓?


由單個螺栓的計算可知,,高強(qiáng)度螺栓抗拉和抗剪的設(shè)計強(qiáng)度均低于普通螺栓,。其高強(qiáng)實質(zhì)是:正常工作時,節(jié)點不允許發(fā)生任何相對滑移,,即:彈塑性變形小,,節(jié)點剛度大。


可見,,在給定設(shè)計節(jié)點荷載的情況下,,用高強(qiáng)度螺栓設(shè)計的節(jié)點并不一定能節(jié)省螺栓使用數(shù)量,但是其變形小,,剛度大,,安全儲備高,。適合用主梁,,等要求節(jié)點剛度較大的位置,,符合“強(qiáng)節(jié)點,弱桿件”的基本抗震設(shè)計原理,。


高強(qiáng)度螺栓之強(qiáng),,并非在于其本身的承載能力設(shè)計值,而是表現(xiàn)于其設(shè)計節(jié)點的剛度大,,安全性能高,,抗破壞的能力強(qiáng)。


3?高強(qiáng)度螺栓和普通螺栓的對比

普通螺栓和高強(qiáng)度螺栓由于其設(shè)計的受力原理不同,,其在施工檢驗方法上有極大的區(qū)別,。

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同等級普通螺栓各項機(jī)械性能要求均比高強(qiáng)度螺栓略高,但高強(qiáng)度螺栓較普通螺栓多一項沖擊功的驗收要求,。

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高強(qiáng)度螺栓:(M24,,L60,8.8級)
007


普通螺栓:(M24,,L60,,8.8級)

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可見普通螺栓大約為高強(qiáng)度螺栓價格的70%,結(jié)合其驗收要求的對比,,可以得出,,其溢價部分就應(yīng)該是為了保證材料的沖擊功(韌性)性能。


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