端板攻丝高强度螺栓连接受力性能试验研究

对10.9S级M16、M20高强度螺栓和Q345B端板攻丝连接与传统高强度螺栓连接受力性能进行试验对比,研究了其在单向受拉、单向受剪以及拉-剪复合受力状态下的破坏形态、受力机理和极限承载能力。试验结果表明:单向受拉时,极限承载能力和变形与传统连接方式基本一致;单向受剪时,即使是厚径比为0.8的M20螺栓,仍可实现栓杆剪断,而端板攻丝孔内牙体无明显变形破坏且攻丝连接件形式早期滑移量明显较小;拉-剪复合受力时,随着拉剪比从0.58增大到1.73,破坏形态由剪切破坏转变为受拉破坏。因此,为确保端板攻丝牙体无明显破坏,应考虑螺栓与板厚的合理设计,建议M20螺栓在单向受拉和拉-剪复合受力时厚径比不小于0.9d,3种受力状态下高强度螺栓端板攻丝连接方式的承载力与传统连接方式基本一致。试验结果分析可为工程设计提供参考依据。

高强度螺栓施拧工具控制系统设计

为了使高强度螺栓施拧工具能够满足施工现场对扭矩控制精度以及对工具多样化的需求,设计了基于STM32的高强度螺栓施拧工具控制系统。控制系统采用一体化设计。硬件具有应变片接口和霍尔传感器接口。软件对应开发扭矩控制和转角控制双重可配置模式,以控制螺栓精准施拧。控制器配备数据上传功能,方便数据化管理、追溯工具和螺栓信息。此外,开发标定功能、故障检测功能、人机交互等功能,以进一步满足施工需求、降低施工难度。该控制系统体积紧凑、控制精度高、响应速度快、功能丰富。在标准扭矩仪测试过程中,施拧工具能够保证±4%以内的控制精度。该设计为市场同类铁路桥梁建设工具的设计提供了参考。

M24高强度螺栓低周疲劳试验与理论研究

为探究M24高强度螺栓低周疲劳破坏机理,对18个20MnTiB材质的10.9级M24高强度螺栓进行了低周疲劳试验研究,并针对典型螺栓试件进行宏观和微观断口分析。另外,基于拟合Coffin-Manson公式和幂指函数公式,探讨了疲劳试验加载频率与螺栓低周疲劳寿命之间的关系,并采用ABAQUS和Fe-Safe软件建立有限元模型,进一步探讨了螺栓低周疲劳断裂机理及其影响因素。结果表明:10.9级M24高强度螺栓低周疲劳破坏模式主要分为脆性断裂和非脆性破坏,且疲劳断裂方式与加载频率无明显相关性;疲劳断口扩展区面积占比较少,瞬断区面积较大且更粗糙;疲劳源形核期短,裂纹形核容易,且断口边缘分布多个疲劳源,造成裂纹扩展过程中产生大量二次裂纹,降低了疲劳裂纹扩展寿命;螺栓内部含碳杂质会促进裂纹的萌生与扩展,降低了螺栓的裂纹萌生寿命;当加载频率为0.2 Hz时,螺栓低周疲劳寿命关系更契合幂指函数公式;当加载频率为0.5 Hz时,Coffin-Manson公式拟合程度更好;数值模拟所得螺栓应力集中位置与低周疲劳试验中试件断裂位置基本吻合;Fe-Safe软件模拟高强度螺栓低周疲劳寿命具有一定可行性。

螺栓润滑对高强度螺栓扭矩系数影响的试验研究

高强度螺栓在采用扭矩法紧固时,由于扭矩系数的离散,产生夹紧力大小不同。在有较高夹紧力要求的场合下,扭矩系数对螺栓联接性能有较大的影响。通过对比试验,在相同试验情况下,对螺栓进行不同程度的润滑,测得不同情况下扭矩系数,探究螺栓润滑对螺栓扭矩系数的影响。结果表明:在对螺栓头部与连接件的接触面及螺纹部分均进行润滑的情况下,螺栓的扭矩系数更小、更稳定。

高强度螺栓轴力与扭矩关系线性回归分析及不确定度评定

高强度螺栓广泛应用于各类高压罐体中,为了量化装配过程中的检验标准,建立高强度螺栓扭矩与轴力的对应关系模型。基于高强度螺栓轴力-扭矩实验,采用一元线性回归分析方法,建立高强度螺栓拧紧扭矩与轴力的理论关系模型;并采用剩余标准差对线性回归模型的斜率和截距进行不确定度评定。结果表明,模型计算的回归结果与实验结果的误差在±7%以内,螺栓轴力的剩余标准偏差与平均值的相对百分比小于3%,线性回归方程可以准确预测高强度螺栓扭矩与轴力的之间关系,不确定度分析可准确获取各参数的置信区间。研究对提升高强度螺栓的装配质量和连接性能,有一定的理论意义和应用价值。

高强度螺栓轴力纵横波超声测量技术研究

针对钢结构桥梁中高强度螺栓轴力检测的难题,进行了纵横波测量方法的研究,通过对声弹性效应的分析,探讨了高强度螺栓轴力与修正横纵波声时比之间的理论关系。在这一基础上,设计并研制了一套超声检测系统,并利用Labview开发了相应的测试程序。该系统采用了中心频率为5MHz的窄脉冲压电超声纵横波探头。在实验室里,开展了高强度螺栓轴力与超声声时关系的测试研究,并对群栓无应力横纵波声时比进行了测量分析工作。实验结果表明,高强度螺栓轴力与修正声时比之间存在着线性关系,对于同一批次的10.9级35VB-M30高强度螺栓,轴力测量的偏差控制在了5%以内。

风力发电机组高强度螺栓的疲劳预测

风力发电机组法兰盘和叶根轮毂处通过高强度螺栓进行连接,大多数风力发电机塔筒发生倒塌就是连接螺栓疲劳所导致的。为了减少此类塔筒倒塌事故的发生,提出了一种新的螺栓疲劳损伤分析和预测方法。针对2.0 MW风力发电机组的高强度连接螺栓,采用超声探头和温度传感器采集螺栓数据,获得螺栓随机应力谱;然后基于雨流计数法和Goodman公式修正应力谱,提取应力循环数据;最后基于螺栓材料S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,构建螺栓疲劳预测模型。实验结果表明,所估算的螺栓疲劳损伤远小于螺栓疲劳极限,满足风力发电机组的设计寿命要求。

面向高强度螺栓检测的YOLOv5-Ganomaly联合算法研究

针对桥梁高强度螺栓松动检测工作量大、目标小、异常多且难以获取等问题,该文提出一种半监督深度学习模型,即使少量负样本情况下也可得到螺栓松动检测模型,解决了模型训练样本不平衡的问题。YOLOv5-CT模型对螺栓目标检测的精度达98.33%。通过对螺栓数据进行预处理,提高Ganomaly模型对螺栓图像的重构能力。当隐空间向量值为100时,模型的SAUC最高,具有最佳判别性能。在模型测试阶段,将异常分数阈值设置为0.295,计算模型对高强度螺栓异常松动检测的精度可达到85%以上,实现螺栓的自动识别和检测。

风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析

本文主要目的即针对风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度进行简单分析。本文首先从塔筒法兰高强度螺栓疲劳的基本概述入手,具体从结构参数、截面力学计算来进一步确定风力发电机塔筒最危险截面,接下来从各项参数、预紧力、数目、法兰厚度对塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度进行分析,旨在确保风力发电机稳定运行,以免出现意外。

工程机械高强度螺栓的疲劳断裂分析

旋挖钻机是一种基础钻孔类工程机械,其工作装置钻桅普遍使用高强度螺栓连接,在其使用1000~2000 h时多次出现连接螺栓断裂故障。为了查明螺栓断裂原因,对断裂螺栓断口进行宏观及微观检查,对同一批次未使用螺栓进行拉伸性能、冲击性能、螺栓截面硬度分布、螺纹底部圆弧形貌、表面脱碳情况、表面和心部金相组织进行分析。结果表明:螺栓断裂形式为螺纹部位疲劳断裂。螺栓性能符合标准要求,但其螺纹牙型处存在尖锐、裂纹等缺陷,这些缺陷主要是由于滚丝过程中折叠以及搓丝板未进行定期更换修型所致。在螺栓承受较大的交变载荷情况下,易在牙型缺陷处造成初始起裂点,最终造成螺栓失效。

浅析钢结构高强度螺栓施工安装的质量控制及实施

钢结构中的高强度螺栓的施工对于整个钢结构工程的质量来说举足轻重,高强度螺栓位置均是受力节点,只有确保高强度螺栓在施工安装时的质量,才可以保证项目的安全以及减少修复和返工的成本,而且能为施工、建设单位带来较好的工程收益,为项目增值。高强度螺栓施工质量影响有多方面因素,对于施工单位的质量控制,应该“抓重点、盯落实”注重节点控制,保证施工安装过程控制。

12.9级高强度螺栓连接外伸端板节点抗震性能数值分析

对12.9级高强度螺栓连接的外伸端板节点抗震性能开展数值研究.利用ABAQUS验证有限元模型正确的基础上,分析外伸端板节点的螺栓直径、端板厚度及螺栓预紧力对该节点的破坏模式和抗震性能的影响.结果表明:改变螺栓直径系列试件,滞回曲线比较饱满,节点的耗能能力比较好,试件的破坏方式为端板屈曲,梁端形成塑性铰,螺栓破坏;端板厚度系列试件的单向加载曲线初期几乎相同,节点初始转动刚度相同,但是随着端板厚度的增加,节点的承载能力明显提高,端板厚度增大后,节点的破坏形式有转变到梁翼缘的趋势;螺栓预紧力改变,对节点的滞回曲线有一定影响,但对节点的初始转动刚度、屈服荷载、极限荷载和破坏形式等基本无影响.

疲劳荷载特性对8.8级M24高强度螺栓疲劳裂纹扩展机理影响探析

为研究常幅疲劳荷载特性对高强度螺栓疲劳裂纹扩展的影响,针对钢结构端板连接用8.8级M24高强度螺栓在不同应力比/应力幅作用下常幅疲劳试验所得到的24个试件断口形貌进行定量分析,并采用ABAQUS软件数值模拟高强度螺栓应力集中情况,探讨含初始裂纹高强度螺栓裂纹尖端应力强度因子与荷载特性、预制裂纹形状之间的关系。结果表明:在轴向受拉疲劳荷载作用下,螺母与螺栓啮合第1圈螺纹处为疲劳断裂最不利位置;试件断口稳定扩展区面积与应力比/应力幅呈负相关,快速扩展区面积与应力比/应力幅呈正相关;裂纹尖端应力强度因子随应力比/应力幅的增大而增大;预制半椭圆形裂纹短/长轴之比(a/c)越大,应力强度因子扩展有限元(XFEM)解与解析解误差越大。

风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析

以风力发电机塔筒法兰高强度螺栓为研究对象,考虑外载对疲劳损伤的影响,建立风力发电机塔筒法兰高强度螺栓疲劳强度分析的方法.首先,以连接截面受力状况作为损伤参量,借助塔筒等效模型确定最大受载截面;其次,采用Schmidt-Neuper算法获得塔筒任意扇面所受外载,并基于有限元模型研究外载与高强度螺栓内应力的关系,建立高强度螺栓疲劳损伤分布模型;最后,考虑预紧力的影响,对比研究不同螺栓预紧力疲劳累积损伤值,确定最优螺栓预紧力.结果表明,整圈法兰螺栓疲劳累积损伤最大位置为-4.17°和175.87°,预紧力比例为70%时螺栓预紧力最为合适.

高强螺栓连接系统管廊架设计

通过设计实例,介绍了某油气站场系统管廊架的结构设计过程,着重讲述了系统管廊架高强度螺栓连接的结构布置、节点设计、强度计算等方面的主要设计经验和建议,总结了高强度螺栓连接的优缺点和设计注意事项,为同类工程的设计提供了详实的参考依据。

考虑孔周应力集中的摩擦型高强度螺栓抗滑移性能分析与设计方法研究

抗滑移性能是摩擦型高强度螺栓受剪连接的重要力学性能之一。为研究抗滑移性能的影响因素,设计并完成了单个高强度螺栓抗滑移性能试验和高强度螺栓群抗滑移性能试验,连接试件均为双面剪切且表面进行了抛丸处理。基于试验结果,建立了准确、可靠的有限元验证模型,据此对高强度螺栓受剪连接进行了参数分析,主要研究参数包括:螺栓预紧次序、连接板件厚度、垂直于内力方向的螺栓间距与边距以及顺内力方向的螺栓间距与边距。分析结果表明:连接板件最危险截面的塑性区分布对摩擦型高强度螺栓的抗滑移性能有着显著影响,设计时应考虑孔周应力集中现象对抗滑移承载力的折减;不同的截面受力情况对应的孔周应力集中系数存在明显差异。通过计算分析给出了螺栓抗滑移承载力折减系数建议值。相关研究成果可为摩擦型高强度螺栓受剪连接的设计提供改进思路。

普通高强度螺栓副转矩系数的研究

高强度螺栓副是一种钢结构新型联接，转矩系数是它的一项重要指标，也是施工中的主要参数，为此，对它进行了试验与研究，已取得了一些初步成果－

新型扭剪型单边高强度螺栓的参数分析

通过轴向拉伸静力试验,研究套筒类型、螺栓头锥度等设计参数对新型扭剪型单边高强度螺栓抗拉承载力的影响.结果表明,新型扭剪型单边螺栓共呈现出4种破坏形态:安装时套筒拉脱、加载过程中套筒拉脱、加载过程中套筒剪断和安装时套筒剪断.在套筒类型相同的情况下,随着锥形螺栓头锥度增加,单边螺栓承载力降低;分体式套筒比一体式套筒具有更大的强度优势.新型扭剪型单边螺栓采用分体式套筒、25°锥度螺栓头时极限抗拉承载力最高,此型号M20新型扭剪型单边螺栓建议抗拉设计承载力为50kN.

钢结构端板连接用M24高强度螺栓疲劳裂纹扩展数值分析

为探究高强度螺栓疲劳裂纹扩展机理,基于30个M24高强度螺栓常幅疲劳试验数据,对典型螺栓断口进行宏、微观分析,采用ABAQUS有限元软件对含预制裂纹的高强度螺栓进行数值模拟,重点探讨了螺栓在不同长度预制裂纹下的应力分布情况及预制裂纹的几何特征对应力强度因子(stress intensity factor,SIF)、裂纹扩展方向的影响。结果表明:在相同应力比下,疲劳扩展区径向长度随着平均特征应力幅的增加而降低,降低幅度为21.8%和5.7%,且瞬断区韧窝深度随着疲劳辉纹间隙的增大而加深;预制裂纹几何特征对螺栓应力分布影响明显,试件疲劳断裂SIF与裂纹预制长度、裂纹径向/环向之比呈正相关关系,但与预制裂纹初始角度无明显关系。此外,还建立了基于试件应力变化率判断疲劳裂纹长度变化率的预测公式,指出了高强度螺栓疲劳断裂过程的位移变化率在n/N>0.75时有明显改变。

风机高强度螺栓在线监测及疲劳分析技术研究

提出一种基于超声波在线监测技术的螺栓疲劳损伤值计算方法。以风机变桨轴承-轮毂连接螺栓为例,对风力发电机组变桨轴承-轮毂连接螺栓轴力进行超声在线监测,获得风机运行过程中螺栓中的实际轴力-时间历程曲线,并将其转化为螺栓疲劳载荷谱;利用雨流计数法,获得风机理论寿命内不同螺栓应力循环的次数;结合螺栓材料的S-N曲线以及Palmgrem-Miner疲劳累计损伤理论,计算得到变桨轴承-轮毂薄弱部位螺栓的实际疲劳损伤值最大为0.37,远低于螺栓疲劳极限。