最近看到一篇文章,從實(shí)際案例及分析結(jié)果加以論證,,來顛覆大家對(duì)“螺栓松動(dòng)誰先斷裂”的基本認(rèn)知。
在回答這個(gè)問題之前,,首先要搞清楚松的程度和螺栓組承受什么樣的載荷,,才能判斷先松的螺栓會(huì)不會(huì)先斷,。
下面,分三種情況進(jìn)行討論,。
如果是僅承受靜載荷
先松的那顆螺栓是不會(huì)先斷的,,螺栓松了,說明預(yù)緊力變小了,,或預(yù)緊力為零了,,預(yù)緊力越小,在外載荷作用下螺栓綜合工作應(yīng)力越小,,工作應(yīng)力最小的螺栓在靜載荷工況下,,當(dāng)然不會(huì)先斷。現(xiàn)以法蘭連接的中的螺栓連接為例,,看看如果有一個(gè)螺栓松了,,螺栓的受力情況會(huì)怎樣,
如下法蘭由8個(gè)M16的10.9級(jí)螺栓連接,,螺栓編號(hào)如下:

正常情況下,,螺栓是施加了同樣的預(yù)緊力的,假定螺栓的預(yù)緊力為98KN,,如果有一個(gè)螺栓松了,,說明預(yù)緊力降低了,或者沒有預(yù)緊力了,,這里把螺栓1的預(yù)緊力設(shè)為30KN,,比其他螺栓的預(yù)緊力少了68KN,在法蘭承受600KN拉力時(shí),,看看螺栓的受力有什么不同,;


螺栓的受力情況如下表所示;

有分析結(jié)果可知,,由于螺栓1的松弛,,改變了所有螺栓的受力分布,松弛的螺栓承受的拉力小了,,而緊鄰松弛螺栓的兩顆螺栓(2號(hào)和8號(hào)螺栓)承受的拉力變大,,拉力大也就意味著內(nèi)應(yīng)力比較大,如果載荷繼續(xù)增加,,這兩個(gè)螺栓會(huì)先斷,。
二、如果螺栓組承受疲勞載荷
螺栓完全松了(即沒有預(yù)緊力了),,即使在外載荷作用下,,螺栓也不會(huì)受力,它緊鄰的螺栓承擔(dān)了它該承受的力,,因此先松的螺栓不會(huì)先斷,,它鄰近的螺栓可能先斷,。還以法蘭連接為例,一個(gè)螺栓完全松弛了,,即預(yù)緊力為零了,,其他螺栓預(yù)緊力還為98KN,

從以上結(jié)果可以看到,,完全松弛的螺栓在法蘭連接承受外載荷時(shí),,也不承受拉力,即拉力為零,。當(dāng)法蘭承受0至600KN的交變載荷時(shí),,每個(gè)螺栓的拉力變化范圍為:

由螺栓的疲勞特性可知,螺栓的應(yīng)力變化范圍越大,,發(fā)生疲勞斷裂越早,。及疲勞壽命越短。因此,,完全松弛的螺栓兩側(cè)緊鄰的兩顆螺栓最先發(fā)生疲勞斷裂,,而完全松弛的螺栓不會(huì)斷裂。
三,、如果螺栓僅是預(yù)緊力降低了
那么在疲勞載荷作用下,,他的綜合應(yīng)力變化范圍就會(huì)變大,疲勞壽命就會(huì)比設(shè)計(jì)壽命降低,,可能先發(fā)生疲勞斷裂,。
假定螺栓的預(yù)緊力為98KN,如果有一個(gè)螺栓松了,,說明預(yù)緊力降低了,,或者沒有預(yù)緊力了,這里把螺栓1的預(yù)緊力設(shè)為30KN,,比其他螺栓的預(yù)緊力少了68KN,,在法蘭承受0至600KN交變拉力時(shí),計(jì)算螺栓的受力及拉力變化范圍:


從上表計(jì)算結(jié)果可以看出,,未完全松弛螺栓和他緊鄰的兩顆螺栓的受力變化范圍比較大,,因此未完全松弛的螺栓和兩側(cè)緊鄰的兩顆螺栓最先發(fā)生疲勞斷裂。