螺栓疲劳断裂_中国百科网
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螺栓疲劳断裂
     一般情况下，我们对于螺栓断裂从以下四个方面来分析：第一、螺栓的质量第二、螺栓的预紧力矩第三、螺栓的强度第四、螺栓的疲劳强度实际上，螺栓断裂绝大多数情况都是因为松动而断裂的，是由于松动而被打坏的。因为螺栓松动打断的情况和疲劳断裂的情况大体相同，最后，我们总能从疲劳强 ...
30crmnsia钢板的疲劳行为带孔板件常规疲劳s-n曲线所示为带ù8.1mm自由中心孔（孔中无螺栓连接）的30crmnsia钢板件的疲劳循环最大应力寿命曲线，试样断裂全部发生在板孔的最大应力集中部位，其疲劳极钛合金螺栓连接钢板试样断裂形貌限约为200mpa.根据所 ...
摘　要：对主轴承螺栓在钻井泵上具体安装配合情况进行了调查，在此基础上，分析计算了主轴承螺栓在钻井泵工作时的受力情况，并通过金相显微镜、扫描电镜等手段对钻井泵主轴承螺栓断裂失效进行了分析。结果表明，该主轴承螺栓受拉－拉和弯曲双重疲劳，且主要在弯曲疲劳的作用下，于主轴承螺 ...
域还有二次裂纹，分别如图8、图9所示。在瞬断区，断口呈韧窝形貌，该区域狭长、较小，如图10所示。综上分析，可知两只螺栓均属于低载荷有缺口应力集中条件下产生的单向弯曲疲劳断裂。螺纹根部和螺栓头颈部的缺口提供了应力集中点，同时，表面缺陷以及叶轮工作时断裂螺栓周边受力不均 ...
对主轴承螺栓在钻井泵上具体安装配合情况进行了调查，结果表明，该主轴承螺栓受拉-拉和弯曲双重疲劳，且主要在弯曲疲劳的作用下，促使疲劳裂纹的产生和扩展，最终导致螺栓的疲劳断裂。为防止这类失效提出了建议。　　1　情况简介　　某油田钻井队在钻井中，当钻到井深2100m时，钻井 ...
为100― 120nmo。 　　6．打螺栓时若发现同一连杆上某一螺栓扭矩超过规定值过多时，应将该连杆上的两只连杆螺栓全部拧松后重新分次交替拧紧，并使两只螺栓松紧一致。不允许仅仅松退拧得过紧的那只螺栓，否则螺栓产生附加弯曲应力，易疲劳断裂。 　　7．在拧紧连杆螺栓过程中， ...
为100& 120nmo。 6、打螺栓时若发现同一连杆上某一螺栓扭矩超过规定值过多时,应将该连杆上的两只连杆螺栓全部拧松后重新分次交替拧紧,并使两只螺栓松紧一致。不允许仅仅松退拧得过紧的那只螺栓,否则螺栓产生附加弯曲应力,易疲劳断裂。 7、在拧紧连杆螺栓过程中,应设法转 ...
c轴向距离较小,接触面较小,因此上述载荷大部分由12条联接螺栓来承载。经过长期运转螺栓在交变载荷作用下产生疲劳,最后导致断裂现象的发生。　?从以上分析可以看出,问题的根源在于进料器与中空轴之间装配间隙过大,密封锥面由于矿浆的冲蚀而被破坏,从而导致进料器在靠近出口处失去支 ...
退拧得过紧的那只螺栓，否则螺栓产生附加弯曲应力，易疲劳断裂。　　7、在拧紧连杆螺栓过程中，应设法转动曲轴，检查其转动是否自如，若螺栓拧紧后曲轴转动困难应查找原因，切不可将连杆螺栓拧松来转动曲轴。　　8、为预防连杆螺栓或螺母工作中松动，应采用崭新的开口销、铁丝或锁片等防 ...
紧的那只螺栓，否则螺栓产生附加弯曲应力，易疲劳断裂。　　7、在拧紧连杆螺栓过程中，应设法转动曲轴，检查其转动是否自如，若螺栓拧紧后曲轴转动困难应查找原因，切不可将连杆螺栓拧松来转动曲轴。　　8、为预防连杆螺栓或螺母工作中松动，应采用崭新的开口销、铁丝或锁片等防松装置锁 ...
击导致1缸的4个气门均有不同程度的变形，有一个排气门甚至卡在气门导管中需要用冲子敲击才可拆卸下来；缸盖燃烧室也有几处严重挤压变形；其他各缸未见异常。此车保养正常，发动机也没有漏油痕迹，分析可能的故障原因是：011缸连杆螺栓疲劳断裂；021缸连杆轴径润滑油道堵塞；③1缸连 ...
机械零件受循环负荷作用，经相当周期后先形成微观裂纹-疲劳核心，如断裂继续发展，形成主裂纹后发生突然断裂。疲劳断裂的断口一般有明显的、光滑的疲劳区域。 ...
疲劳与断裂摘要1概述1概述收起概述fatigueandfracture在交变载荷的作用下,结构中裂纹的形成和扩展(定扩展和失稳扩展)过程。疲劳主要指裂纹形成的阶段，断裂主要指裂纹扩展的阶段，但是在机理研究和工程析中两者是紧密联系的，不能截然分开，所以在飞行结构设计 ...
找断裂源。3．对疲劳断口可根据贝纹线的汇集处寻找断裂源。4．在许多情况下由于断口上的瞬断区较易判断，而断裂源一般处于瞬断区的对面，故可根据这一原则来寻找断裂源。以上就是确定断裂源最基本的方法，其实无论什么样的断口都是在力的作用下造成的，所以在确定断裂源时一定要根据该螺栓 ...
连接螺栓断裂分析螺栓材料为40cr，六角头部电镦成型，调质处理，在装配时发生断裂，断裂位置在六角形头部附近。断口宏观形貌为脆性断口，晶粒粗大。金相检验发现晶界有氧化，晶粒粗大，有沿晶裂纹，裂纹两侧有脱碳现象。显微组织为保留马氏体位向的回火索氏体。由断口及金相分析结果说 ...
致机油压力低，造成轴瓦的过度磨损而出现烧瓦事故。wd615系列柴油机系高强化柴油机，连杆受冲击负荷较大，较普通的柴油机大许多，连杆螺栓重复使用极易导致断裂，打坏发动机气缸体，导致发动机报废。有的单位虽然更换了连杆螺栓，也出现了断裂故障，有个别的发动机在运行中连杆螺栓突然断 ...
某厂生产的一批规格为m30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。螺栓材料为35crmoa，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39hrc。 1检验 1.1材料的化学成分 用vd25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。从表 ...
复受力的零件，最常见的就是轮胎螺丝了。如果按照正常的规定力矩拧紧螺丝是不会造成疲劳的，但是螺丝的反复拆卸会使螺纹磨损，很多年以后螺纹损伤可能导致螺纹连接的实效，这和疲劳是两个概念。我觉得您担心的是怕螺丝在使用中发生断裂，您可以到专业的4s店去，请技师测量一下您车的螺栓直 ...
    众所周知,紧固件螺栓是用来连接机械零件的。其对机械的作用也是非常重要的,如果连接不好也会直接影响机械正常运转。但是,让很多人苦恼的是螺栓经常产生断裂现象,很多用户不知道什么原因导致,在此,中华标准件网为大家分享一下关 ...
通常连杆螺栓发生断裂前，总是出现永久变形现象，产生很大的伸长量或出现裂纹、螺纹损坏、螺母松动或烧结，此时，柴油机出现工作不平稳，并发生异响，应立即停车检查，同时在维护时，应检查连杆螺栓的技术状况。　　１、检查螺母是否松动，拧紧力矩是否符合规定。　　2、拆检时，应注意螺 ...机械基础(暖燃培训07版)_百度文库
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船机零件的疲劳破坏
船上常常发生船机零件裂纹和断裂的事故。例如主、副的、和活塞组件的裂纹，曲轴、中间轴或尾轴的裂纹和折断等。船机零件，尤其是主柴油机和轴系零件的裂纹和断裂影响极大，不仅直接危及船舶安全航行，甚至会立即酿成严重事故，造成生命、财产的重大损失。船机零件的裂纹和断裂是由于零件长时间在交变载荷作用下产生的破坏，称为疲劳破坏。疲劳破坏是一种普遍而又严重的失效形式，是船机零件故障模式之一。据统计，生产中因疲劳断裂的零件占断裂零件总数的80%&以上。轮机员对这种损坏形式不仅应该重视，而且还应具有分析零件产生疲劳破坏的原因和防止或减少此种破坏措施的知识。
3．影响零件的因素&
零件材料在交变载荷作用下所能承受的最大交变应力与断裂前应力循环周数之间的关系如图4-4所示。由бmax一lgN坐标中的可知，材料承受的最大交变应力бmax，越大，循环周数N就越少，即寿命越短；反之，N越多，寿命越长。当бmax低于某一值时，循环无限次零件材料也不会发生疲劳断裂。所以，材料的或称疲劳极限是材料经受无限次循环应力的作用而不破坏的最大应力，用符号бr表示。注脚r为循环特征，对称循环的r=l&，所以对称循环应力下的疲劳强度用б-1，表示。
零件材料的除与材料本身的成分、组织和表面应力状态等有关外，还与零件的形状、尺寸、表面粗糙度和使用条件等有关。
1）应力集中&
由于零件表面上的台阶、键槽、油孔或螺纹等截面变化处及零件材料内部的缺陷均会引起应力集中，当应力最大值超过材料的许用应力时就会形成疲劳源，导致疲劳破坏，所以，应力集中是引起疲劳破坏的首要因素。试验表明，零件表面上缺口引起的应力集中使其降越低，缺口越尖锐，降低得越厉害。
2）表面状态和尺寸因素
表面状态是指零件加工表面的粗糙度、应力状态、成分和性能的变化等。表面粗糙度越低、表面越粗糙，越低。相同材料不同加工方法，零件的表面粗糙度不同，其疲劳强度也不一样。例如，钢、粗车后的疲劳强度较抛光后的低l0%～20%。
零件表面层处于残余压应力状态可有效地提高。采用滚压、喷丸等表面变形强化工艺可提高零件的疲劳强度。零件疲劳强度还会随尺寸增大而降低，因为尺寸增大，零件表面积增大，增多，相应增加疲劳破坏的概率。&
3）使用条件&
机器运转中，载荷状况、工作温度和环境介质等均对零件的有很大影响。过载将造成过载损伤使材料的疲劳强度降低。工作温度升高会使材料的疲劳强度降低，反之会增加。零件在腐蚀性介质中工作时，零件表面被腐蚀形成缺口，产生应力集中而使材料的疲劳强度降低。
4．疲劳抗力指标
表征零件材料抗疲劳性能的力学参数，主要有：疲劳极限、超载抗力、疲劳缺口敏感度等。
1）&&疲劳极限
在交变载荷作用下材料承受的最大交变应力与断裂前周数之间的关系如图4-1所示。由бmax—lgN坐标中的可知，材料承受的最大交变应力бmax&越大，循环的周数越少，既寿命越短；反之，N越多，寿命越长。当应力低于某一值时，循环无限次也不会发生疲劳断裂，该应力称为材料的疲劳极限。所以，材料的疲劳极限或称是材料经受无限次应力循环的作用而不被破坏的最大应力，用符号бr表示。注脚r为循环特征，对称循环的r=&-1，故对称循环应力下的疲劳极限用б-1表示。&
材料的疲劳极限是由试验测定。例如，常温下的碳钢、合金结构和铸铁，在N达到107后曲线出现水平阶段。所以这类材料是以N=107时不断的最大应力作为疲劳极限。
2）&&过载抗力*
机器在运转过程中，常常会出现短时间的过载，相应的零件处于短时间高于其材料的疲劳极限的工作应力状态。例如，紧急刹车、起动或超负荷运转等。为了保
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3）疲劳缺口敏感度
零件上开有键槽、油孔、、螺纹等各种几何形状的缺口时，在使用中就会在缺口的根部产生应力集中，使材料的降低。采用缺口敏感度来表示疲劳强度降低的程度。缺口敏感度q表达式为：
式中：Kt&=静力理论应力集中系数，&；&
Kf&=疲劳应力集中系数，&。
Kt是试件缺口根部处的最大应力бmax与光滑试件横截面上均匀应力б之比，与缺口的几何形状、尺寸及缺口曲率半径有关，与材料性能无关。Kt值可从机械工程手册中查得
Kf&是光滑试件的疲劳极限б-1与缺口疲劳极限б-1H&之比，其与缺口的形状、尺寸和材料性能有关。在中等强度范围内，材料强度越高，Kf&值越大，一般Kf&≤Kt&。当Kf&=Kt&时，q=1，表示此时疲劳应力集中最严重，缺口最敏感；当Kf&=1时，б-1&=б-1H，则q=0，表示零件虽有缺口但不影响材料的疲劳极限б-1，缺口最不敏感。
材料的缺口敏感度q在0和1之间。q值越小，缺口越不敏感。铸铁对缺口极不敏感，q&0.1；一般结构钢对缺口较为敏感，q=0.55&～0.80。
三、高温疲劳和热疲劳&
1．高温疲劳&
高温疲劳是指零件在高于材料的0.5Tm&(用绝对温度表示的熔点)或高于时受到交变应力的作用所引起的疲劳破坏。生产中有许多机器零件是在高温和交变载荷作用下工作。如、的叶轮和叶片，的等，容易产生高温疲劳破坏。高温疲劳具有以下特点：
(1)高温疲劳的无水平部分，随循环周次&N&增加不断降低。因此，高温下的材料疲劳强度用规定循环周次下的疲劳强度表示，一般取5×107或108次。
(2)高温疲劳总伴随发生，温度越高蠕变所占比例越大，疲劳和蠕变交互作用也越强烈。不同材料显著发生蠕变的温度不同，一般当材料温度超过0.3Tm时蠕变显著发生，使材料的急剧降低。例如，温度超过300～350℃，超过350～400℃的发生显著蠕变。
(3)材料的与高温强度&(极限和持久极限)&的关系如图4-5所示。材料的蠕变极限随温度变化曲线l与疲劳极限随温度变化曲线2相交于一点，说明当材料温度低于此点对应温度时，材料以疲劳破坏为主；高于此点对应温度则以蠕变破坏为主。
1）热应力&
零件各部分受热不同，温度不同，产生的变形也不同。同时，零件材料产生变形的金属与变形小的金属或未产生变形的金属相互约束和牵制而产生由温差引起的应力，即热应力。零件内外表面温差、同一截面上中心与边缘的温差均会产生热府力，高温面(或处)产生压应力，低温(或处)产生拉应力。例如，气缸盖底面(触火面)温度高达400～500℃，而冷却面温度为60～80℃。底面金属受热膨胀受冷却面未变形金属约束产生压应力，冷却面金属受高温底面变形金属的牵制产生拉应力。底面中心和边缘也会由于温差在中心处产生压应力，在边缘处产生拉应力。
根据热应力与时间的关系分为定常热应力和不定常热应力。定常热应力是指不随时间变化的热应力，例如稳定运转的燃烧室零件的温度可视为不变化，所产生的热应力为定常热应力。不定常热应力是指随时间变化的热应力。
根据热应力变化的频率分为高频热应力和低频热应力。运转时，周期变化的高温燃气作用引起燃烧室零件触火面高温也是周期变化的，频率高，故产生高频热应力。柴油机起动、停车或变工况运转时，燃烧室零件产生不定常热应力，其变化周期与起动、停车或工况变化的周期相同，频率低，故为低频热应力。
热疲劳是零件在循环热应力反复作用下产生的疲劳破坏。
在热疲劳过程中由于高温引起材料内部组织结构变化，降低了材料的热疲劳抗力；高温促使表面和裂纹尖端氧化，甚至局部熔化，加速热疲劳破坏；零件截面上存在温度梯度，特别是厚壁零件温度梯度更大，在温度梯度最大处造成塑性应变集中，促进热疲劳破坏的发生。
热疲劳裂纹是在受热表面热应变最大区域形成，一般有几个疲劳裂纹源，裂纹沿表面垂直受热方向扩展，并向表面内纵深方向发展。所以，零件热疲劳破坏是以受热表面上产生特有的龟裂裂纹为特征。热疲劳裂纹与循环温差、零件表面缺口状态和材料有关。循环温差越大、表面缺口越尖锐，就越容易发生热疲劳。
金属材料的热疲劳抗力不但与材料的导热性、比热等热力学性质有关，而且与弹性模量E、屈服极限σs等力学性能有关，所以导热性差的脆性材料，如灰口铸铁容易发生热疲劳破坏。提高材料热疲劳抗力的途径主要有：
(1)尽可能地减少甚至消除零件上的应力集中和应变集中；
(2)提高材料的高温强度；
(3)提高材料的塑性；
(4)降低材料的热膨胀系数。
第二节&气缸盖和曲轴的疲劳破坏
一、气缸盖的疲劳破坏&
1．气缸盖底面裂纹:&B8&g(&y/&B6&y
柴油机运转过程中气缸盖底面在其工作条件下可能产生高温疲劳、蠕变和热疲劳破坏。&
气缸盖底面即触火面承受着高温高压燃气的周期重复作用。高温下高压燃气作用使底面发生弯曲变形产生机械压应力，并随柴油机工作循环周期重复变化。一般情况下，气缸盖底面温度达400～500℃，有时可能超过0.5Tm&(灰铸铁的熔点)。当气缸盖冷却不良时就会超过0.5Tm，从而引起高温疲劳破坏。当底面温度超过0.3Tm时，底面产生显著蠕变，从而使底面性应力大大降低。&&
气缸盖底面和冷却面的温差可达300～400℃，在底面和冷却面分别产生压、拉热应力，在柴油机停车或负荷突降时会使气缸盖底面压应力进一步降低、消失，甚至产生残余拉应力。另外，柴油机运转过程中零件长期受到高温作用，使材料的疲劳极限下降，所以低频热应力过大时就会在气缸盖底面产生疲劳裂纹。
因此，当气缸盖底面产生裂纹时不能简单地视为热疲劳裂纹，因为底面裂纹可能是热疲劳裂纹，也可能是高温疲劳裂纹或蠕变裂纹，或者是三者共同作用产生的裂纹。但是当发现龟裂裂纹时，则可断定为热疲劳裂纹。
2．气缸盖冷却面裂纹
气缸盖冷却侧分布着环形或其他形状的冷却水通道，在通道筋的根部产生机械疲劳裂纹，并向触火面扩展。裂纹是气缸内最大爆发压力引起的周期性脉动应力作用的结果。
气缸内最大爆发压力作用在缸盖底面上使其发生弯曲变形，在冷却面上产生最大拉应力。当冷却水通道筋的根部过渡圆角过小或者存在铸造缺陷时，在这些应力集中的部位就会产生裂纹或使铸造缺陷裂纹扩展，以致在周期脉动应力作用下裂纹自冷却面向触火面逐渐扩展，最终使缸盖裂穿。
零件在腐蚀介质和交变载荷共同作用下产生腐蚀疲劳破坏。由于腐蚀与疲劳加速零件上的裂纹形成与扩展，所以是更严重的破坏。气缸盖冷却面在冷却水中不可避免地产生微观电化学腐蚀；冷却面局部区域的冷却水还可能处于沸腾状态，使冷却水中可溶性盐类的酸根离子Cl-、SO42-&等与冷却面金属发生电化学腐蚀；当冷却水中溶解一定量氧时，冷却面金属被氧化，水温越高，氧化腐蚀越严重。在以上腐蚀条件下零件材料的疲劳强度显著下降，在气缸中燃气的循环交变应力作用下产生腐蚀疲劳破坏。
综合以上分析，气缸中的燃气温度和压力对于气缸盖底面和冷却面上产生疲劳裂纹均有很大影响。气缸盖乃至燃烧室的其他组成零件能否产生疲劳裂纹均与轮机员的管理工作密切相关。为了避免产生热疲劳裂纹就不能产生过大的热应力，也就要求气缸盖等零件不能热态时急冷和冷态下急剧加热或使其过热。例如，柴油机起动前不暖机或暖机不充分，起动后又立即增速增负荷；停车时过早中断冷却水，使机件散热不良或局部过热；长期超负荷；气缸盖冷却水腔结垢严重等。
二、曲轴的疲劳破坏
3．轮机管理方面&
加强对主、副柴油机的管理，尤其要加强曲轴的维护保养，对减少曲轴的疲劳破坏，延长曲轴的使用寿命和柴油机的正常运转十分重要。&
(1)定期检测曲轴臂距差，监控曲轴轴线状态和监控主轴承下瓦的磨损情况，防止曲轴的弯曲疲劳破坏；
(2)加强主轴承润滑，定期检测主轴颈与主轴承的配合间隙，防止轴承下瓦过度磨损；&
(3)柴油机运转时避免在转速禁区持续运转；
(4)加强扭振减振器的维护管理，保证其在运转中处于良好的工作状态
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09机械设计基础第九章 机械零件设计概论
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