(经典)螺栓疲劳强度计算方法的对比与选择
高强度螺栓与普通螺栓的区别
高强度螺栓与普通螺栓的区别高强度螺栓(High-Strength Friction Grip Bolt),英文直译为：高强度摩擦预紧螺栓，英文简称：HSFGo可见我们中文施工中所说的高强度螺栓是高强度摩擦预紧螺栓的简称。
在日常沟通中，仅仅是简略了“摩擦(Friction) ” ”预紧(Grip) ”两个词，却造成了许多工程技术人员对高强度螺栓基本定义的理解，产生了误区。
误区一：材料等级超过8.8级的螺栓，就是篁高强度螺栓” ?高强度螺栓和普通螺栓的核心区别并不在于使用材料的强度，而是受力的形式。
本质是是否施加预紧力，并利用静摩擦力抗剪。
(D*(1) * ：在有些钢结构的书中确实有提出，高强度螺栓是指强度超过8.8级的螺栓,对于这种观点，首先英美标准是不支持的，没有针对某种特定强度等级来界定鼐强・与■弱S其次,也并不符合我们工作中提及的经高强度螺栓S实际上在英标规范，美标规范中提到的高强度螺栓(HSFG BOLT)只有8.8级和10.9级两种(BS EN 14399/ASTM-A325&ASTM-490),而普通螺栓却有包含有4.6, 5.6, 8.8, 10.9, 22.9 等(BS 3692 口款表2)；由此可见，材料强度高低并不是区别高强度螺栓与普通螺栓的矢键。
二・正确理解〃高强J强在何处按照GB50017，计算单个普通螺栓(B类)8.8级和高强度螺栓8.8级抗拉及抗剪强度。
通过计算我们可以看到，相同等级的情况下，普通螺栓的抗拉强度和抗剪强度的设计值都要高于高强度螺栓。
⑵，(2) * ••为便于对比,此处不考虑复杂螺栓群的受力情况。
那么高强度螺栓，昭虽”在哪里?为回答这一个问题，必须从两种螺栓的设计工作状态入手，研究其弹塑性变形的规律，并理解到 设计破坏时的极限状态。
普通螺栓和高强度螺栓工作状态下应力应变曲线设计破坏时的极限状态普通螺栓：螺杆本身发生超过设计允许的塑性变形，螺杆被剪坏。
系泊绞车底座连接螺栓拧紧力矩及强度计算
表 2 单支架基本参数
水平力 垂直力 单支座中 前部螺栓到端 后部螺栓到端面 螺栓总 （FX） （FZ） 心高（h） 面距离（L1） 距离（L2） 数量（Z）
988744N 351625N 512mm
Internal Combustion Engine & Parts
· 95 ·
系泊绞车底座连接螺栓拧紧力矩及强度计算
Calculation of Tightening Torque and Strength of Connecting Bolts of Mooring Winch Base
王林 WANG Lin曰赵亚林 ZHAO Ya-lin
版社，2010，1. [5]中国船级社《. 钢制海船入级规范 2009》第 2 分册[M].人民
交通出版社，2009.
钢的弹性模 环氧树脂弹 单支架底板 中间垫片厚 船体基座面 螺栓安装孔 螺栓直径
量（E） 性模量（E1） 厚度（t1） 度（t2） 板厚度（t3） 直径（dh） （d）
206GPa 5.06GPa 75mm
40mm
25mm
52mm
48mm
螺栓螺距 螺栓外螺纹 螺栓外螺纹 螺栓头部对 螺栓有效螺 （P） 小径（d1） 中径（d2献院
[1]OCIMF - Mooring Equipment Guidelines (MEG4) Fourth
Edition 2018. [2]GB/T 4446-1995，系泊绞车[S]. [3]潘高良高，柏祥华.锚机和绞车地脚螺栓强度校核计算分
析[J].机电设备，2014，31（06）. [4]闻邦椿主编.机械设计手册[M].第 2 卷/-5 版.机械工业出
(完整版)疲劳分析的数值计算方法及ANSYS疲劳分析实例
第十四章疲劳分析的数值计算方法及实例第一节引言零件或构件由于交变载荷的反复作用，在它所承受的交变应力尚未达到静强度设计的许用应力情况下就会在零件或构件的局部位置产生疲劳裂纹并扩展、最后突然断裂。
这种现象称为疲劳破坏。
疲劳裂纹的形成和扩展具有很大的隐蔽性而在疲劳断裂时又具有瞬发性，因此疲劳破坏往往会造成极大的经济损失和灾难性后果。
金属的疲劳破坏形式和机理不同与静载破坏，所以零件疲劳强度的设计计算不能为经典的静强度设计计算所替代，属于动强度设计。
随着机车车辆向高速、大功率和轻量化方向的迅速发展，其疲劳强度及其可靠性的要求也越来越高。
近几年随着我国铁路的不断提速，机车、车辆和道轨等铁路设施的疲劳断裂事故不断发生，越来越引起人们的重视。
疲劳强度设计及其研究正在成为我国高速机车车辆设计制造中的一项不可缺少的和重要的工作。
金属疲劳的研究已有近150年的历史，有相当多的学者和工程技术人员进行了大量的研究，得到了许多关于金属疲劳损伤和断裂的理论及有关经验技术。
但是由于疲劳破坏的影响因素多而复杂并且这些因素互相影响又与构件的实际情况密切相关，使得其应用性成果尚远远不能满足工程设计和生产应用的需要。
据统计，至今有约90%的机械零部件的断裂破坏仍然是由直接于疲劳或者间接疲劳而引起的。
因此，在21世纪的今天，尤其是在高速和大功率化的新产品的开发制造中，其疲劳强度或疲劳寿命的设计十分重要，并且往往需要同时进行相应的试验研究和试验验证。
疲劳断裂是因为在零件或构件表层上的高应力或强度比较低弱的部位区域产生疲劳裂纹，并进一步扩展而造成的。
这些危险部位小到几个毫米甚至几十个微米的范围，零件或构件的几何缺口根部、表面缺陷、切削刀痕、碰磕伤痕及材料的内部缺陷等往往是这种危险部位。
因此，提高构件疲劳强度的基本途径主要有两种。
一种是机械设计的方法，主要有优化或改善缺口形状，改进加工工艺工程和质量等手段将危险点的峰值应力降下来；另一种是材料冶金的方法，即用热处理手段将危险点局部区域的疲劳强度提高，或者是提高冶金质量来减少金属基体中的非金属夹杂等材料缺陷等局部薄弱区域。
螺栓许用剪切力表
螺栓许用剪切力表介绍螺栓许用剪切力表是一种用于计算螺栓剪切力的工具。
在机械设计和结构分析中，螺栓常被用作连接零件的固定和支撑元素。
螺栓的失效可能导致机械设备的损坏和人员的伤亡，因此在设计和使用中需要满足一定的安全要求。
螺栓剪切力螺栓连接在使用过程中受到各种载荷，其中之一就是剪切力。
剪切力是指螺栓上承受的将零件相对移动的力，通常是平行于螺纹轴线的力。
螺栓剪切力是通过计算来确定其是否满足许用剪切力的要求。
许用剪切力是指螺栓所能承受的最大剪切力，超过该值就有可能发生螺栓的失效。
因此，正确计算和选择许用剪切力对于螺栓连接的安全性至关重要。
计算方法计算螺栓的许用剪切力需要考虑许多因素，包括螺栓材料的强度、螺栓的几何参数、外部载荷等。
以下是一种常用的计算方法：步骤一：确定载荷首先，需要明确连接中的载荷是什么类型，如静载荷、动载荷、疲劳载荷等。
不同类型的载荷对螺栓的许用剪切力有不同的要求。
步骤二：计算需承受的剪切力根据载荷和连接结构的设计参数，计算螺栓所需承受的剪切力。
步骤三：确定螺栓尺寸根据连接零件的要求，选择合适的螺栓尺寸。
螺栓的尺寸包括直径、螺距和螺纹长度等。
步骤四：选择螺栓材料根据螺栓所需承受的剪切力和连接结构的特点，选择适合的螺栓材料。
常用的螺栓材料有碳钢、合金钢、不锈钢等。
步骤五：计算许用剪切力根据螺栓材料的强度和连接结构的特点，计算并确认螺栓的许用剪切力。
许用剪切力应比所需承受的剪切力大，以确保连接的安全性。
剪切力表螺栓许用剪切力表是一种用于查找螺栓许用剪切力的参考工具。
表中记录了不同尺寸、材料和级别的螺栓的许用剪切力值。
剪切力表通常按照标准规格进行分类，如ISO、DIN等。
每个规格下又可以根据螺栓的直径、螺距和级别等参数进行进一步细分。
在使用剪切力表时，需要确认所使用的螺栓规格和级别，然后查找相应的许用剪切力值。
根据实际计算得到的螺栓需承受的剪切力，与许用剪切力值进行对比，以确保连接的安全性。
地脚螺栓拧紧力矩
地脚螺栓拧紧力矩摘要：一、地脚螺栓拧紧力矩的概念二、地脚螺栓拧紧力矩的计算方法三、地脚螺栓拧紧力矩的注意事项正文：地脚螺栓拧紧力矩是安装地脚螺栓时需要考虑的一个重要参数，它直接影响着地脚螺栓的紧固程度以及连接件的稳定性。
本文将详细介绍地脚螺栓拧紧力矩的概念、计算方法和注意事项。
一、地脚螺栓拧紧力矩的概念地脚螺栓拧紧力矩，又称地脚螺栓预紧力矩，是指在安装地脚螺栓时，为了使螺栓达到一定的预紧力，需要施加的力矩。
地脚螺栓拧紧力矩的大小取决于螺栓的直径、材料、长度以及安装环境等因素。
二、地脚螺栓拧紧力矩的计算方法地脚螺栓拧紧力矩的计算方法有多种，其中最常用的方法是参考相关标准和规范进行计算。
一般来说，地脚螺栓拧紧力矩的计算公式为：M = F × d其中，M 为地脚螺栓拧紧力矩（单位：牛顿·米），F 为施加的力（单位：牛顿），d 为地脚螺栓的直径（单位：米）。
此外，还可以根据螺栓的屈服强度、抗拉强度等参数，结合经验公式进行计算。
但需要注意的是，计算出的拧紧力矩应小于螺栓的破坏扭矩，以确保螺栓在使用过程中不会因力矩过大而断裂。
三、地脚螺栓拧紧力矩的注意事项1.根据实际情况选择合适的拧紧力矩。
地脚螺栓拧紧力矩过大或过小都会影响连接件的稳定性，因此在实际操作中应根据螺栓的直径、长度、材料以及安装环境等因素，合理选择拧紧力矩。
2.遵循相关标准和规范。
在计算地脚螺栓拧紧力矩时，应参考相关标准和规范进行计算，以确保计算结果的准确性。
3.考虑螺栓的疲劳强度。
地脚螺栓在使用过程中，会受到反复的应力作用，因此需要考虑螺栓的疲劳强度，避免因长时间使用而导致螺栓断裂。
4.拧紧顺序和方式。
在安装地脚螺栓时，应按照一定的顺序和方式进行拧紧，以确保螺栓均匀受力，提高连接件的稳定性。
总之，地脚螺栓拧紧力矩是影响地脚螺栓紧固程度和连接件稳定性的重要参数，需要根据实际情况合理计算和选择。
第3章疲劳强度
Nv
和材料发生疲劳破坏时的极限循环次数
3.4.1 许用疲劳极限应力图
图3.17为许用极限应力图。 工作应力点
C ( m , a )
必须落在安全区内。
3.4.2 工作应力增长规律
常见的规律（如图3.18）
1）
min r C max
，如转轴的弯曲应力；
2） m C 如车辆减震弹簧，由于车的质量先在弹簧 上产生预加平均应力，车辆运行中的振动又在 弹簧产生对称循环应力；
3.3.2 尺寸的影响
零件尺寸的大小对疲劳强度的影响可以 用尺寸系数来表示。
钢、铸铁的尺寸系数各见图3.11,3.12.
3.3.3 表面状态的影响
零件加工表面质量对疲劳强度的影响 可以用表面状态系数来表示。
,
3.3.4 综合影响系数
试验证明：应力集中、零件尺寸和表 面状态都只对应力幅 有影响，对平均应力 没有明显影响。
max m a OG GC OC S max m a OH HC OC
a GC Sa a HC
因r＝常数，由三角形相似，故
S Sa
当工作应力点C1落在塑性安全区：
s OL LC1 OL LC1 OC1 S m a OM MC1 OM MC1 OC1
N0
N0
rv m
N0 r k N r , Nv
常用铝合金结构疲劳强度评估标准的对比研究
常用铝合金结构疲劳强度评估标准的对比研究摘要：对常用铝合金结构疲劳强度评估标准进行了对比研究。
依次分析了不同标准中非焊接结构、焊接结构的疲劳等级分类的差异性；疲劳极限法和累积损伤法的技术路线及相关修正系数；不同标准中S-N曲线的差异性。
为工程项目标准的选择提供参考关键词：评估标准；疲劳极限法；累积损伤法；铝结构截止到2020年年底，全国高铁运营里程达到39052公里，地铁运营里程达到7545.5公里。
随着轨道交通运营里程的增长，轨道车辆服役环境也日益复杂，部分车体结构的薄弱位置出现疲劳裂纹，危害列车运营安全。
本文从焊接接头分类、评估方法等方面入手，对比研究了轨道交通领域常用的铝结构疲劳强度标准的差异性，为工程项目标准的选择提供参考。
1非焊接结构疲劳等级对比DVS1608标准[1]中铝合金非焊接结构疲劳性能的评估方法与IIW2008标准[2]、BS EN1999-1-3标准[3]有较大差异。
DVS1608标准考虑了材料厚度、材料状态、抗拉强度、表面粗糙度等参数对其疲劳性能的影响。
DVS1608标准给出了16种轨道车辆领域常用牌号铝合金结构不同参数条件下的疲劳性能参数。
具体见DVS1608标准Table 4。
IIW2008标准将铝合金结构疲劳性能分为三个等级，即NO.111接头AA5000/6000系列铝合金型材及板材（FAT71)、NO.111接头AA7000系列铝合金型材及板材（FAT80)、NO.122接头经过机械加工的板材（FAT40）。
BS EN1999-1-3标准中接头1.1-1.6描述了不同工艺标准的板材及型材、钻孔板材、表面不规则板材的疲劳性能参数，其中7020系列铝合金的疲劳性能优于其它铝合金；接头15.1-15.2给出了螺栓孔的疲劳性能。
上述三种标准从不同的角度描述了铝合金结构的疲劳性能。
DVS1608标准同时兼顾铝合金结构的多种参数,细致的描述了其疲劳性能。
IIW2008标准、BS EN1999-1-3标准简单考虑了材料类型对疲劳性能的影响，同时也考虑了使用时加工工艺对疲劳性能的影响。
高强度螺栓级别分类
高强度螺栓级别分类长度=连接板层总厚+紧固长度加长值+螺母公称厚度+垫圈个数*垫圈厚度+3*螺纹螺距高强螺栓就是高强度的螺栓,属于一种标准件.高强螺栓主要应用在钢结构工程上,用来连接钢结构钢板的连接点.高强螺栓分为扭剪型高强螺栓和大六角高强螺栓,大六角高强螺栓属于普通螺丝的高强度级,而扭剪型高强螺栓则是大六角高强螺栓的改进型,为了更好施工.高强螺栓的施工必须先初紧后终紧,初紧高强螺栓需用冲击型电动扳手或扭矩可调电动扳手;而终紧高强螺栓有严格的要求,终紧扭剪型高强螺栓必须用扭剪型电动扳手,终紧扭矩型高强螺栓必须用扭矩型电动扳手.大六角强螺栓由一个螺栓，一个螺母，两个垫圈组成。
扭剪型高强螺栓由一个螺栓，一个螺母，一个垫圈组成等级。
碳钢：公制螺栓机械性能等级可分为：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9共10个性能等级。
不锈钢分为60,70,80( 奥氏体)；50,70,80,110(马氏体)；45,60（铁氏体）三类。
高强度螺栓连接具有安装简便、迅速、能装能拆和承压高、受力性能好、安全可靠等优点。
它的特点是：（1）改善结构受力情况。
采用摩擦型高强度螺栓连接所受的力靠钢板表面的磨擦力传递，传递力的面积大、应力集中现象得到改善，提高了构件的疲劳强度。
（2）螺栓用量少。
高强度螺栓承载能力大、一个直径d＝22 mm的40硼钢高强度螺栓的承载能力为：而一个23 mm直径的普通铆钉的抗剪强度为：可见高强度螺栓的承载能力比铆钉高约18％、在受力相同的情况下，高强度螺栓的数量相对比铆钉数量少。
因此节点拼接板的几何尺寸就小，可以节省钢材。
（3）加快施工进度。
高强度螺栓施工简便，对于一个不熟悉高强度螺栓施工的工人，只要经过简单的培训，就可以上岗操作。
（4）在钢结构运输过程中不易松动，且在使用中减少维护工作量。
如果发生松动即可个别更换，不影响其周围螺栓的连接。
（5）施工劳动条件好，而且栓孔可在工厂一次成型，省去二次扩孔的工序。