螺栓_法兰连接系统的应力松弛
螺栓松动的原因及预防措施
螺栓松动的原因及预防措施
1 紧固件松动原因
当紧固件松动时，这是由于紧固力（螺栓预紧力）降低，这有两个原因：非旋转松动和旋转松动。
1.1 紧固件无旋转松动
·初始磨损
原因：连接件磨损不均匀导致疲劳
主要对策：具有弹簧反作用力的锥形弹簧垫圈。
•接触表面的微嵌入
原因：所有接触表面（螺母面和螺栓面）的局部塑性变形。
主要对策：坚固、刚性的平表面，不会下沉。
·微动磨损和外力（如过度拧紧）导致的松动
原因：磨损伴随着接触部件的水平位移
主要对策：结合高强度材料、表面处理（如渗碳或氮化）和润滑剂材料的极限压力的设计。
·因受热而松动
原因：热变形差异导致的松弛。
主要对策：考虑材料线性膨胀系数的设计。
1.2 紧固件旋转松动
原因：螺栓轴向、螺栓横向和螺栓轴向旋转方向的循环荷载。
主要对策：防止松动的零件。
2. 螺栓预紧力下降的危险
当螺栓预紧力较低或下降时，直到螺栓失效的循环次数减少，从而造成危险情况。
2.1 预紧力不足
螺栓承受大部分外力，导致螺栓断裂或损坏的风险较高。
2.2 足够的预紧力
由于紧固组件作为一个整体承受大部分外力，螺栓不会受到冲击，也不会减弱。
结合了防止非旋转松动的措施，硬锁螺母采用楔形原理，具有强大的防松效果。
因此，可以安全使用硬锁紧螺母，而不必担心拧紧力下降。
[应用]应力松弛概念
![[应用]应力松弛概念](https://img.taocdn.com/s3/m/21d1c55a326c1eb91a37f111f18583d049640feb.png)
应力松弛stress relaxation金属在恒定高温的承载状态下，总应变（弹性应变加塑性应变）保持不变，而应力随时间的延长逐渐降低的现象，简称松弛。
松弛和蠕变是一个问题的两个方面。
材料在恒定高温下工作,当保持应力恒定就产生蠕变,而当保持总应变恒定就产生松弛。
由lg-t为坐标作出的曲线叫应力松弛曲线（见图）。
曲线的第Ⅰ阶段应力随时间急剧降低；第Ⅱ阶段应力下降逐渐缓慢并趋向稳定。
第Ⅱ阶段，与t呈线性关系。
图中0为试样的初始应力，ó为第Ⅱ阶段假定初始应力，α 为第Ⅱ阶段松弛曲线与横坐标的夹角。
通常和分别表示材料的晶间和晶内松弛稳定性。
它们的数值越大，材料的抗松弛性能越好。
法兰上使用的螺栓是应力松弛的典型例子。
在拧紧螺母时，依靠螺栓弹性应变产生的拉力达到紧固。
在使用过程中螺栓的弹性应变有一部分转变为塑性应变，因而拉力下降，这时螺栓的总应变并未改变。
金属材料在常温下虽也有应力松弛现象，但进展得很缓慢，可以忽略不计。
在高温下，应力松弛变得很显著，在机械设计中必须予以重视。
应力松弛stress relaxation粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变(或粘塑性应变)分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力（回弹应力）随时间逐渐降低的现象。
测定应力松弛曲线是测定松弛模量的实验基础。
高温下的紧固零件，其内部的弹性预紧应力随时间衰减，会造成密封泄漏或松脱事故。
松弛过程也会引起超静定结构（见结构力学）中内力随时间重新分布。
用振动法消除残余应力就是设法加速松弛过程，以便消除材料微结构变形不协调引起的内应力。
使流动的粘弹性流体速度梯度减小或突然降为零，流体中的应力逐渐降低或消失的过程也称为应力松弛。
[编辑]补充应力松弛stress relaxation粘弹性材料在总应变不变的条件下，由于试样内部的粘性应变(或粘塑性应变)分量随时间不断增长，使回弹应变分量随时间逐渐降低，从而导致变形恢复力（回弹应力）随时间逐渐降低的现象。
法兰密封系统应力松弛有限元分析
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和 大尺 寸方 向发 展 ， 从 而 对 它 们 的安 全 和 节 能 要
０ 引言
求也 不 断提 高 。 因此 ， 法 兰 密 封 系统 的保 温 研究
受 到越来 越 多的关 注 卜 。
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螺栓松弛及热紧
螺栓松弛及热紧集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-1.正常运行一段时间，为什么部分螺栓会松弛？除了螺栓材料和法兰刚度的因素外，螺栓松弛的原因一般有蠕变和应力松弛。
紧固螺栓在长时间应力的作用下，内部将发生与时间有关的塑性变形。
由于总变形恒定，在塑性变形增加的同时，将引起弹性变形量的减少，使压紧力下降。
这种在恒定变形条件下，引起应力随时间下降的现象就是应力松弛。
应力松弛现象既存在于高温条件下，也存在于室温条件下。
高温下应力松弛速率要远大于室温下的松弛速率。
金属在高温下抵抗应力松弛的能力是材料重要的高温强度性能之一。
材料在保持应力不变的条件下，应变随时间的延长而增加的现象叫蠕变。
蠕变在低温下也会发生，但只有达到一定的温度下才能变得显着。
通常碳素钢超过300~350℃，合金钢在400~450℃以上时有蠕变行为。
另外，预紧时预紧力不够，或者螺栓受力不均匀，也容易导致螺栓松弛。
这是因为根据文献，螺栓预紧力变小时，应力松弛速率会变大，加剧了螺栓的松弛趋势。
2.预紧需要注意的问题？反应器各连接部位密封要求较高，特别是法兰直径达1米以上，使得法兰厚度、螺栓尺寸均很大，需给螺栓施加很大的预紧力才能保证八角垫初始密封和承压工作时的残余密封条件。
因此，如果初始预紧不均匀或预紧力不够，升温后因螺栓同时伴有应力松弛，很容易导致螺栓松弛，无法实现密封。
预紧时应注意以下几个方面：1）密封面、不锈钢齿型垫必须清洗干净，密封面上不能有脏物，螺栓孔周围外表面和螺母平面应平整无毛刺。
否则会影响垫片均匀受力2）先用手或简单工具拧紧螺母，直至螺母底面与法兰面接触。
3）按设备制造厂或图纸规定用液压紧固装置进行螺栓紧固，螺栓预紧力应按要求分步（一般为4步）逐级上紧螺栓，对于每步油压值，螺栓的紧固必须按规定的顺序成组进行；紧固过程中每紧固螺栓一圈，均应测量法兰面之间的间隙，其差值控制在规定值内；第三步上紧后，再用第三步上紧的油压值对整圈螺栓均匀紧固一次。
螺栓松动的原因
螺栓松动的原因螺栓松动是指在使用一段时间后，因为螺栓的紧固力不足或其内部受到磨损等原因，导致螺栓出现松动的现象。
这种现象不仅会导致机器或设备无法正常工作，还会对生产安全造成严重威胁。
我们需要对螺栓松动的原因进行深入探究，才能有效避免这种情况的发生。
一、螺栓材料不良螺栓的紧密程度很大程度上取决于其材料。
如果材料不够坚固，容易被拉伸变形，从而影响紧固程度。
同样的，如果螺栓的强度不够，它无法承受外部的重力和压力，不论怎么拧紧，都会出现松动。
因此，选购材质高强度的螺栓非常重要，更换新的螺栓可能是解决问题的第一步。
二、螺纹维护不当螺栓松动的另外一个常见原因是螺纹维护不得当。
有时候，螺纹的表面或内侧可能会出现磨损，这会增加螺栓的摩擦系数，使其不易拧紧，从而影响螺栓的质量和紧密程度。
此外，由于使用时间久，螺纹内可能沉积了灰尘、沙石等杂质，使得螺栓出现松动的现象。
要防止这种情况出现，需要在清洗螺纹时细心仔细，避免灰尘和沙石进入螺纹。
三、拧紧方式错误螺栓的拧紧方式和力度也是导致螺栓松动的一个重要原因。
如果不使用正确的安装和拧紧工具，就很难达到标准的紧固力度。
特别是在安装和卸下时，需要选择合适的拧紧扭矩，这样才能让螺栓获得稳定的紧固力度，不容易出现松动的现象。
如果不懂得正确的拧紧方法，可以向生产厂家或专业技术人员咨询。
四、环境因素影响环境因素也是导致螺栓松动的一个要素。
例如，螺栓安装的环境存在振动或者震动，这将不断挑战螺栓的激励力。
另外，在高温、高湿度、酸碱等特殊环境下工作的螺栓，在常温或低温工作时，可能会出现松动现象。
因此，在不同的环境下安装螺栓需要对材质、力度和适应范围进行评估，在确保正确条件下安装才能达到较好的保障效果。
总之，螺栓松动是一种常见的故障，而产生故障的原因也是多种多样的。
为了避免这一现象的发生，我们可以从选择螺栓材质、维护螺纹、使用正确的拧紧方式和考虑环境因素等方面入手，建立起严密的防松机制。
只有这样，才能保证机械设备的正常工作，提高生产效率，保障生产任务的圆满完成。
螺栓松弛及热紧完整版
螺栓松弛及热紧集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]1.正常运行一段时间，为什么部分螺栓会松弛？除了螺栓材料和法兰刚度的因素外，螺栓松弛的原因一般有蠕变和应力松弛。
紧固螺栓在长时间应力的作用下，内部将发生与时间有关的塑性变形。
由于总变形恒定，在塑性变形增加的同时，将引起弹性变形量的减少，使压紧力下降。
这种在恒定变形条件下，引起应力随时间下降的现象就是应力松弛。
应力松弛现象既存在于高温条件下，也存在于室温条件下。
高温下应力松弛速率要远大于室温下的松弛速率。
金属在高温下抵抗应力松弛的能力是材料重要的高温强度性能之一。
材料在保持应力不变的条件下，应变随时间的延长而增加的现象叫蠕变。
蠕变在低温下也会发生，但只有达到一定的温度下才能变得显着。
通常碳素钢超过300~350℃，合金钢在400~450℃以上时有蠕变行为。
另外，预紧时预紧力不够，或者螺栓受力不均匀，也容易导致螺栓松弛。
这是因为根据文献，螺栓预紧力变小时，应力松弛速率会变大，加剧了螺栓的松弛趋势。
2.预紧需要注意的问题？反应器各连接部位密封要求较高，特别是法兰直径达1米以上，使得法兰厚度、螺栓尺寸均很大，需给螺栓施加很大的预紧力才能保证八角垫初始密封和承压工作时的残余密封条件。
因此，如果初始预紧不均匀或预紧力不够，升温后因螺栓同时伴有应力松弛，很容易导致螺栓松弛，无法实现密封。
预紧时应注意以下几个方面：1）密封面、不锈钢齿型垫必须清洗干净，密封面上不能有脏物，螺栓孔周围外表面和螺母平面应平整无毛刺。
否则会影响垫片均匀受力2）先用手或简单工具拧紧螺母，直至螺母底面与法兰面接触。
3）按设备制造厂或图纸规定用液压紧固装置进行螺栓紧固，螺栓预紧力应按要求分步（一般为4步）逐级上紧螺栓，对于每步油压值，螺栓的紧固必须按规定的顺序成组进行；紧固过程中每紧固螺栓一圈，均应测量法兰面之间的间隙，其差值控制在规定值内；第三步上紧后，再用第三步上紧的油压值对整圈螺栓均匀紧固一次。
螺栓松弛及热紧
1. 正常运行一段时间，为什么部分螺栓会松弛？除了螺栓材料和法兰刚度的因素外，螺栓松弛的原因一般有蠕变和应力松弛。
紧固螺栓在长时间应力的作用下，内部将发生与时间有关的塑性变形。
由于总变形恒定，在塑性变形增加的同时，将引起弹性变形量的减少，使压紧力下降。
这种在恒定变形条件下，引起应力随时间下降的现象就是应力松弛。
应力松弛现象既存在于高温条件下，也存在于室温条件下。
高温下应力松弛速率要远大于室温下的松弛速率。
金属在高温下抵抗应力松弛的能力是材料重要的高温强度性能之一。
材料在保持应力不变的条件下，应变随时间的延长而增加的现象叫蠕变。
蠕变在低温下也会发生，但只有达到一定的温度下才能变得显著。
通常碳素钢超过300~350℃，合金钢在400~450℃以上时有蠕变行为。
另外，预紧时预紧力不够，或者螺栓受力不均匀，也容易导致螺栓松弛。
这是因为根据文献，螺栓预紧力变小时，应力松弛速率会变大，加剧了螺栓的松弛趋势。
2. 预紧需要注意的问题？反应器各连接部位密封要求较高，特别是法兰直径达1米以上，使得法兰厚度、螺栓尺寸均很大，需给螺栓施加很大的预紧力才能保证八角垫初始密封和承压工作时的残余密封条件。
因此，如果初始预紧不均匀或预紧力不够，升温后因螺栓同时伴有应力松弛，很容易导致螺栓松弛，无法实现密封。
预紧时应注意以下几个方面：1）密封面、不锈钢齿型垫必须清洗干净，密封面上不能有脏物，螺栓孔周围外表面和螺母平面应平整无毛刺。
否则会影响垫片均匀受力2）先用手或简单工具拧紧螺母，直至螺母底面与法兰面接触。
3）按设备制造厂或图纸规定用液压紧固装置进行螺栓紧固，螺栓预紧力应按要求分步（一般为4步）逐级上紧螺栓，对于每步油压值，螺栓的紧固必须按规定的顺序成组进行；紧固过程中每紧固螺栓一圈，均应测量法兰面之间的间隙，其差值控制在规定值内；第三步上紧后，再用第三步上紧的油压值对整圈螺栓均匀紧固一次。
4）系统升温后，应对螺栓热紧一次，热紧油压按最终油压值。
基于振动疲劳试验的复合材料螺栓连接预紧力松弛特性_张振
复 合 材 料 学 报
A c ta M a t e r i a e C o m p o s i ta e S i n i c a
基于振动疲劳试验的复合材料螺栓连接预紧力松弛特性
张振 1,肖 毅*1,刘彦清 1 ,苏连接部位传递，所以连接处易形成应力集中，是 结构抵抗疲劳破坏的薄弱环节[1-2]。 Bickford [3]对螺栓连接的力学行为、 预紧力响应 和自松弛的影响因素以及设计方法进行了详细描 述。指出导致金属连接件预紧力损失的主因可归结 于时间、温度和振动。结构受到冲击、振动和蠕变 等力学环境的作用下，螺栓连接往往会出现滑动、 分离甚至松脱等现象，特别是发生低频共振时，连 接部位通常是动应力和动应变较大区域。此时结构 振动的变形能主要集中于连接部位，加剧了应力松 弛和局部变形效应，从而导致连接件松弛。因此预 紧力松弛是导致紧固件连接疲劳失效、破坏结构完 整性的主要机制之一[4-5]。 结构连接的长期耐久性与性能退化行为是构成 连接系统各组成部分响应的综合体现，包括各类连 接材料、紧固件、垫片、密封剂以及涂料等等 [6]。 因此导致连接预紧力松弛的原因是多方面的。以聚 合物为基体的纤维增强复合材料，其力学特性的一 个重要方面涉及其材料粘弹性性质。粘弹性材料通 常表现出蠕变、松弛、迟滞等力学特性随时间而变 化的行为[7]。 谢鸣九[8]在总结复合材料螺栓连接的设 计方法时指出，由于复合材料的粘弹性行为，紧固 件的夹持力将随时间历程逐渐松弛。因此对板厚方 向约束所产生的强化效应必须谨慎对待，尤其是对 长期使用、不便检查的螺栓连接，在确定许用挤压 强度时应考虑螺栓夹紧力松弛的影响。 Thoppul 等 [9]对影响复合材料螺栓连接预紧力 松弛时变行为的几个关键问题进行了较全面的综 述。重点介绍了预紧力松弛的时间-温度依赖效应， 包括建模技术以及疲劳和环境对剩余强度的影响。 强调了螺栓产生的夹紧力大小不同于金属材料连接 件，主要取决于复合材料连接件的板厚方向 (through-the-thickness, TTT)性能。 由于板厚方向缺少 增强相，其结构易于受损和失效，特别是对聚合物 基体主导的板厚方向粘弹性行为而言更为明显。因 而，对于结构连接耐久性的评估，必须了解以下几 个至关重要的问题: (1) 连接装配后初始预紧力能维 持多长时间? (2) 预紧力损失了多少 ? (3) 预紧力松 弛如何受温湿环境的影响? (4) 预紧力松弛如何受 外载的影响? 多年来，国内外众多学者对上述问题从不同角 度开展了相关调查研究。可归纳为预紧力松弛的湿 热效应和动力学效应两方面。 在预紧力松弛的温湿环境效应方面， Shivakumar 等[10]在三种恒定环境下：室温干燥、含 吸水率 0.46% 的室温环境和高温干燥 (66 ℃ ) ，对 T300/5208 复合材料连接预紧力松弛进行了为期 100 天的耐久性评估试验。结果表明，室温和高温干燥 情况下，螺栓预紧力松弛为 12%，而室温吸湿情况 下则为 14%。显然湿度越高，预紧力松弛量也就越 大。
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3 结 论
本文对用常规机械性能数据估算低周疲 劳寿命进行了尝试 , 得出如下结论 : 对于 30Cr1Mo1V 转子钢 , 室温下四点关 联法在中短寿命区估算的结果与试验数据吻 合较好 ,在其它温度这两种方法的预测结果 都与试验结果相差很大 , 有必要进一步研究 适用于高温低周疲劳寿命的估算方法 。
响 , 若法兰总弹性变形和螺栓总弹性变形之 比为 a , 法兰总蠕变和螺栓总蠕变之比为 b , 则影响系数 : φ= 1+ a 1 + b
( 5)
( 6)
( 6) 式给出 , 松弛过程中 , 时间 t 和应力σ 的关系式 。 必须指出 , ( 6) 式是根据等应变率表达式 得出的 , 见图 2 中的直线 AB , 因此按 ( 6) 式计 算的应力值比实际值要偏高 , 为了使计算更 准确 , 应变率应按图 2 曲线 OCB , 即应变率 n σ 表达式用 ε = f (σ、 t ) 替代 ε =k 。 c′ c′
从图 1 可以看出 : 室温下四点关联法在 中短寿命区估算的结果与试验数据较为接 近 , 通用斜率法的偏差较大 。在其它温度 , 这 两种方法的估算结果都与试验数据相差很
如图 1 所示 , 一单位长度和单位截面积 的杆与一刚度为 k 的弹簧串联 , 将杆初拉伸 l 0 , 则杆的初始应力为 σ 0 , 弹簧的拉伸为 σ 0/
k , 由此得到的杆和弹簧拉伸的总和 , 该总和
将维持常数值 , 用下式表示 : l +σ / k = l0 + σ 0 / k = 常数
( 1)
表1
项 目
b
温 度/ ℃ 室温
- 0 . 116 7 1 440 . 47 - 0 . 651 7 0 . 863 4 280 - 0 . 117 2 1 297 . 96 - 0 . 649 1 0 . 886 0 400 - 0 . 117 4 1 166 . 87 - 0 . 645 1 0 . 893 3 538 - 0 . 126 2 1 010 . 33 - 0 . 687 8 1 . 583 3
第1期
王江洪等 : 螺栓 — — — 法兰连接系统的应力松弛
25
式中 l — — — 表示在材料蠕变过程中杆的伸 长值 σ— — — 杆的应力 。 现在研究弹簧刚度 k 对该系统的影响 。 若弹簧刚度不是很大 , 伴随杆伸长其端 部位移对弹簧拉伸力的影响很小 , 这样可以 认为杆的应力维持常数 , 这种情况相当于典 型蠕变 。 若弹簧为绝对刚性 , 即弹簧刚度非常大 , 则 ( 1) 式中 σ / k 和σ 0 / k 可忽略不计 , 此时杆 的长度维持不变 , 即 l 值恒定 , 这种情况称为 纯松弛 。 材料蠕变过程中 , 杆的伸长值 l 是由弹 性伸长和蠕变伸长两部分总和组成 , 因此研 究应力松弛 , 除了研究材料的蠕变变形 , 还要 研究系统的弹性 。图 1 所示的系统 , 其系统 弹性不仅仅是弹簧的弹性 , 还存在杆的弹性 , 有人把这个系统称为系统中的第二弹簧 。那 么 , 在材料蠕变条件下 , 杆的蠕变伸长和杆的 弹性伸长之间应存在确定关系 , 为使问题简 化 , 以纯松弛 ( 即 l = 常数 ) 作说明 。在纯松 弛情况下 , 杆的蠕变是在杆的应力递减过程 中发生的 , 其蠕变伸长的增加恰好补偿由应 力递减引起的弹性伸长的减少 , 并维持杆的 总伸长量为恒定值 。 图 1 所示的模型是简化的理想模型 , 通 过对该模型的分析揭示了在材料蠕变情况下 应力松弛的主要方面和物理意义 。实践中遇 到的系统远比它复杂 , 但是该模型用于分析 螺栓 — — — 法兰连接的应力松弛仍具有实际意 义 , 常用的管道法兰连接就是一个典型例子 。
b σ ε - ε tr′= a ( k tr) σ ε s′= B n
式中 k 、 a、 b、 B、 n— — — 常数 ε tr - 瞬态蠕变 , 它是可恢复应变 ε — — — 瞬态蠕变率 tr′ ε — — — 稳态蠕变率 s′ ε — — — 弹性蠕变率 c′
26
第 42 卷 第 1 期
2000 年 2 月
汽 轮 机 技 术 TURBINE TECHNOLOGY
Vol . 42 No. 1 Feb. 2000
文章编号 :1001 - 5884 (2000) 01 - 0024 - 03
螺栓 — — — 法兰连接系统的应力松弛
王江洪 苏 辉 孙 波 李劲松
2. 3 可恢复应变表达式
可恢复应变表达式考虑了蠕变的恢复 , 总应变率 ε ′ 包括 3 个部分 : ε ( 3) ′= ε +ε +ε c′ tr′ s′ 其中 ε c′=
1 dω E dt
2 蠕变表达式和松弛计算
高温螺栓连接中 , 螺栓应力松弛可通过 模拟测试出 。试验中维持螺栓总应变 ( 弹性 和蠕变) 和温度恒定 , 并测量随时间增长螺栓 应力的递减 。也可以从材料蠕变表达式结合 弹性应变和蠕变应变关系式经计算推出应力
图1
1 应力松弛的物理模型
应力松弛是一种广义的蠕变 , 但它又不 同于在恒定拉伸力作用下的蠕变 , 应力松弛 是在恒定变形条件下因材料蠕变而使应力逐 渐减小 。为说明这种现象 , 图 1 示有一简单
收稿日期 :1999 - 03 - 22 王江洪 ,男 ,1968 年 5 月生 ,工程师 ,从事汽轮机设计ห้องสมุดไป่ตู้。
图2
4 结 论
考虑了上述影响 , ( 6) 式可写为 : 1 1 φ t = n- 1 n- 1 σ B E ( n - 1) σ 0
( 7)
3 法兰对松弛计算的影响
法兰的弹性变形和蠕变对螺栓松弛有影
( 上接第 55 页)
从式 ( 7) 可知 , 在考虑了法兰弹性变形和 蠕变对螺栓松弛影响的条件下 , 可以得出增 大 a 值和减小 b 值均可延长螺栓松弛时间 。
Wang Jianghong Su Hui Sun Bo Li Jingsong
( Harbin Turbine Company Limted) ( Harbin Power Engineering Compary)
Abstract :In this article , by analyzing the physical model of stress relaxtion , the relationship between time T and Stressσ is derived when bolt and flange are conneeted in high temperature and bolt relaxation is influenced by flange elactic deformation and creep .
汽 轮 机 技 术
第 42 卷
对于螺栓松弛这种变应力的情况 , ( 3) 的 积分难度很大 。 从弹性应变 ε l 和蠕变应变ε c 总和恒定 条件 , 得出以下关系式 : ε ( 4) l +ε c =ε l0 ε 式中 l0 - 初始弹性应变 ( 4) 式又可写为 : 1 dσ +ε c′= 0 E dt 结合 ( 2) 式和 ( 5) 式 , 经积分得到 : 1 1 1 t = n- 1 n- 1 σ B E ( n - 1) σ 0
( 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司) ( 哈尔滨电站工程公司)
【摘要】 通过对应力松弛的物理模型分析 , 推导出高温螺栓 - 法兰连接时 , 在考虑法兰弹性变形和 蠕变对螺栓松弛影响的情况下 ,时间 t 和应力σ的关系式 。
关键词 : 螺栓 法兰 应力松弛 分类号 : TK263. 6
Stress Relaxation of The Bolt and Flange Conneeting System
松弛和时间的函数关系 。 等应力拉伸蠕变表达式可分为 4 类 : ( 1) 等应变率 ; ( 2) 时间硬化 ; ( 3) 应变硬化 ; ( 4) 可 恢复应变 。 2. 1 等应变率表达式 假定应变率仅是应力的函数 , 常用的表 达式如下 : n ε σ ( 2) c′= B ε 式中 — — — 蠕变率 c′ σ— — — 应力 B , n — — — 材料常数 , 可通过试验得到 2. 2 时间硬化和应变硬化 等蠕变率表达式适用于稳态蠕变 ( 即蠕 变第二阶段) 。若材料不处于稳态蠕变阶段 , 等蠕变率表达式就不适用 。因此必须找到一 个表达式 , 该表达式中除了应力作为变数外 , 尚有其它的变数 。 时间硬化理论认为在给定的应力下 , 从 应力一开始其应变仅决定于时间 。 而应变硬化理论则认为在给定的应力 下 , 从加载开始其应变仅决定于塑性应变 ( 蠕 变也是塑化应变) 。 由此 , 对时间硬化和应变硬化 , 其一般表 ε 达式分别写为 ε = f (σ、 t ) ,ε = f (σ、 c′ c′ c) 。 前者蠕变率是应力 σ 和时间 t 的函数 , 后者 蠕变率是应力 σ和蠕变应变ε c 的函数 。
σ f′
c
大 , 这是由于转子钢在高温低周疲劳试验中 承受着循环载荷和温度环境的复合作用 , 循 环载荷和温度环境的作用 , 会随时间而不断 加剧 , 氧化过程也大大加快 , 致使高温低周疲 劳寿命估算变得更为复杂 , 有必要进一步研 究适用于高温低周疲劳寿命的估算方法 。
ε f′
表2
项 目 σ f′ ε f′ 温 度/ ℃ 室温
Key words :bolt ,flange , stress relaxation
的物理模型 。
0 前 言
众所周知 ,在机械设计中 ,通常把由应力 引起的应变随时间变化的现象称为蠕变 。高 温部件的设计都涉及蠕变 。在维持恒定变形 的材料中 ,若应力随时间的增长而逐渐变小 , 这种现象称为应力松弛 。它通常被认为是一 种广义的蠕变 , 理解为在渐减应力下发生的 蠕变 。应力松弛是高温条件下螺栓 — — — 法兰 连接系统设计的主要问题 。