【導(dǎo)讀】的生活中逐漸扮演了重要的角色。而高強度螺栓作為鋼結(jié)構(gòu)中重要的一部分，自然也。在材料中有著必不可少的作用。本篇論文將重點介紹不同規(guī)格的高強度螺栓連接副扭。矩系數(shù)測量與數(shù)據(jù)分析比較。顧名思義，論文將通過大量的過于此方面的實驗，以及。的實驗的分析處理，為讀者在高強度螺栓連接副扭矩系數(shù)測量提供較詳細幫助。其次在對如何測量怎樣測量連接副扭矩系數(shù)及要用到的設(shè)備工具有一個具體。接下來在進入實驗部分將向大家展示實驗的具體過程，注意事項。另一方面，讓人們對強度螺栓連接副扭矩系數(shù)有充分的了解。

　　

【正文】 型號給出的， 例如 :測量 M22 螺栓扭矩系數(shù)時，直徑D 邊直接選用 22mm，但是當我們用游標卡尺親自測量時發(fā)現(xiàn)，直徑 D 根本沒有達到22mm。由公式 M=PDM 可知，當 D 偏小時，是直接影響扭矩系數(shù)的原因。 ⑥由于機器的原因，在測量扭矩系數(shù)的實驗機上，給定的值都取最小值。例如：對于M22 螺栓扭矩力值應(yīng)該加到 177 到 216 之間，但是機器之后默認加到最小值，這也是可能的影響因素之一。 除了上述的常用的幾條因素外，通過實驗自己也得到了以下會影響扭矩系數(shù)大小的因素， M20 和 M27 的值在給定的范圍之內(nèi)說明他們是合格的高強度螺栓，對于 M24 螺 栓的系數(shù)為何大如圖 圖 3110，通過圖我們看到螺栓的本身已經(jīng)生了很深的鐵銹，螺栓也有很明顯的磨損的現(xiàn)象，說明此螺栓已經(jīng)遭到嚴重的破壞，已經(jīng)不能應(yīng)用在施工場所，可以作為實驗室的對扭矩系數(shù)的測量的影響因素的參考。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 28 圖 3110（ M24 高強度螺栓） 有限元與高強度螺栓 一般我們在上述實驗進行的結(jié)束時，會對螺栓進行一下有限元分析，下面來簡介關(guān)于有限元的相關(guān)知識。 有限元是一種現(xiàn)在應(yīng)用在工程與設(shè)計中數(shù)據(jù)計算方法。一般操作過程來說，當我們拿 到一個物體或整體的受力結(jié)構(gòu)（物理或數(shù)學(xué)），即一個模型。用有限元的手段，這種手段相當于模擬模型物體的受力情況，根據(jù)實際的情況施加約束力，在計算機上會得出大概的當受力后物體模型的變化情況。這樣對于一些大型的我們沒法做出實驗或者實驗造價巨大的情況做出近似的分析。有限元做出的分析結(jié)果與實際的情況會有很大的相同之處，這樣就節(jié)省了大量的實驗并能通過計算機給出結(jié)論，這就是有限元的好處，也由于此有限元被廣泛的應(yīng)用在實際中。 下面介紹有限元分析的幾個重要的具體的步驟。選取一個模型，首先分析模型的受力情況（對于具體的做法由于不 同的操作軟件做法也會不同這里介紹不同軟件必須實現(xiàn)的幾個過程比如 ansys abaqus）劃分網(wǎng)格，一般分為三角形網(wǎng)格和四邊形網(wǎng)格，做出將物體分為若干個小單元，分化的越細，計算的結(jié)果會越精確（根據(jù)電腦的 CPU而定）。在通過作用在模型上的邊界條件，將物體固定。此為施加邊界條件。 在我們這個實驗中，也用了 ABAQUS 軟件來模擬。由技術(shù)扭矩系數(shù) K 的公式： M=PDK 可知需要在 abaqus 軟件中反映出 M 與 P 的關(guān)系。但是只是由于水平有限，這里只是做了一個螺栓的拉伸模擬。雖然 K的數(shù)據(jù)得不出，但從中我們可以發(fā)現(xiàn) 當 螺栓在被施加扭矩時，螺栓各個部分的應(yīng)力與應(yīng)變的分布情況。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 29 簡要介紹一下大致的步驟：一：部件，在 ABAQUS 中劃出圖形，即畫一個螺栓。 二：材料屬性，定義材料的楊氏模量和泊松比分別為 210000 和 ，然后將材料屬性賦給螺栓。三：裝配，（只有一個螺栓，無需裝配）四：分析步，創(chuàng)建一個分析步。五：載荷在螺栓的頭部完全約束，螺栓桿端部施加表面載荷。六：劃分網(wǎng)格。如下圖所示： 圖 321 七：作業(yè)，提交上述步驟給計算機。八：可視化，提交后用來分析得出的結(jié)果。 我們選取了直徑為 30 的螺栓 .得出的應(yīng)力分布圖 為： 圖 322 得出的不同位置的應(yīng)變數(shù)據(jù)如圖所示： 圖 323 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 30 從兩張圖中我們分析可知螺桿部分受到的應(yīng)力是一樣大的，為大約為 較小，螺帽受到的應(yīng)力更小大約為 ：178。最危險的部分就是螺帽與螺桿的連接處。由此為避免螺栓在使用時易損壞，我們可以再特步處理一下連接處材料。 得出的應(yīng)變的分布圖為： 圖 324 得出的不同應(yīng)變位置數(shù)值大小為： 圖 325 由此圖可以得出從螺桿頭 部到螺帽的應(yīng)變依次減小。從最大的 減小到 0（由于螺帽端部是完全固定的）所以為防止在螺栓使用時發(fā)生變形，應(yīng)該重點做好螺桿部分的強度。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 31 第四章 總結(jié)與展望 總結(jié) 通過前面幾章的簡單介紹，大家一定對高強度螺栓以及應(yīng)用和如何測量扭矩系數(shù)有了一定的了解，對于高強度螺栓，由于它比普通螺栓獨有的優(yōu)勢，使它在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑中被大量的使用，在施工使用前，需要知道如何確定它的預(yù)緊力以及應(yīng)該施加的扭矩，而扭矩系數(shù)恰恰能作為一個衡量標準，在施工前知道了扭矩系數(shù)，對施工有著很大的幫助。一般來說，施工中會用到大 量的高強度螺栓，沒辦法進行逐個測量，一般分為幾組進行試驗測量扭矩系數(shù)。 本篇論文，從高強度螺栓的發(fā)展現(xiàn)狀介紹到高強度螺栓的分類情況，讓大家對它的類型有所了解，然后分析了加工制孔的實際應(yīng)用需要注意的，到大六角頭螺栓的緊固原理到，扭剪型螺栓的緊固原理，目的是為在實驗室進行緊固時提供正確的幫助，與緊固原理相關(guān)的知識就是對螺母的初擰、復(fù)擰、終擰的操作方法以及注意事項。對于螺栓的進廠出廠的檢驗雖與實驗無關(guān)但與實際緊密相關(guān)也涉及了部分知識。在完成以上工作的基礎(chǔ)之上，就可以進入實驗室，熟悉實驗的具體操作，以及重要的實 驗原理。實驗完成之后我們進行了具體的數(shù)據(jù)分析，在查閱了大量資料結(jié)合本次實驗的實際經(jīng)驗，對數(shù)據(jù)進行了具體的分析，并且對重要的影響扭矩系數(shù)的諸多相關(guān)知識進行了總結(jié)歸納。而本論文的重中之重第一隊大量資料的收集整理，第二通過實驗做出自己的分析第三通過數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)一些問題。 也可以說本篇論文只是在前人對高強度螺栓的研究的基礎(chǔ)上進行總結(jié)，結(jié)合親身實驗中總結(jié)的一些額外的知識而寫成的本篇論文。 展望 在第一章的介紹高強度螺栓的現(xiàn)代應(yīng)用中，大量的列舉了一些螺栓在重要施工場合的使用情況。 但是，即使在近幾年中國的科 技飛速發(fā)展，在高強度螺栓的研發(fā)和使用方面相對于一些發(fā)達國家同樣有著很大的差距，就目前來說僅僅有能制作出三四中滿足 級的螺栓，其中有 ML20MnVB[8]、 ML35CrMoV[14 15][13]、 35CrMo[16]，在 20xx 年以前，我國的 級螺栓還處于實驗室研究中，對于汽車制 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 32 作等用到高強度螺栓方面還需要進口。由于它的廣泛應(yīng)用，迫切需求。國內(nèi)外開始重點研究高強度螺栓。未來發(fā)展中將向著一下的幾個重要方面 其一，性能方面的改進和提高，目前在拉力加到 900KN 之后，材料的延遲斷裂敏感性明顯增 大，如圖 122 所示，當遇到強風時，由于強度不足，而造成的風電設(shè)備的損壞，此類事件還有很多，說明解決強度問題即提高材料的延遲斷裂敏感性是未來發(fā)展的一個方向。目前一種提法叫做超高強度化螺栓 [14]，這種螺栓意在解決延遲斷裂問題，隨著鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的更高層建筑，以及新出現(xiàn)的大型設(shè)備用強度更高甚至于超過1400MP 的螺栓，解決抗拉強度問題也變得迫在眉睫，如下圖所示簡單給出一些場合對于螺栓強度的要求 [15] 圖 421 解決的辦法目前來說，就是分析材料的晶體性質(zhì)，一般是晶界偏析引起的 [16] 通常采用通過回火 的溫度細化晶粒，日本的 ADS、 KNDS[17]中國制造的 ADF 系列的螺栓目前已經(jīng)具備這種強度的滿足，在 80 到 90 年代日本又相繼推出了， ADS2/ADS3，在ADS3 中添加了 Mn、 V、 Nb 等合金，耐延遲斷裂性有了新的提升，在 KNDS[18] 系列的螺栓中加入了 Ti、 Al 等合金也具有很多的強度切不容易斷裂。 KNDS 系列在1200MP 以上， KNDS3。 KNDS4 能達到 1500MP。 其二，降低成本，目前高強度螺栓多用到合金元素 Ni、 Cr、 Mo 等造價極高的元素，為了推廣使用，找出價格低廉的合金也是普及高強度螺栓 的關(guān)鍵，硼鋼在近幾年中被大量使用，在滿足性能的基礎(chǔ)上還能提高成品率。另一方面，在制造螺栓的熱處理過程中，避免不了的操作就是球化退火和最后的淬火處理，目前發(fā)現(xiàn)一種微合金非調(diào)制剛，可以省去這兩個步驟，那么就會很大的提高經(jīng)濟效益。只是在冷加工處理時表現(xiàn) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 33 出硬度高，在加工 級的螺栓時更容易出現(xiàn)裂紋，所以常用在制造 級以下的螺栓。在日本已經(jīng)有很多公司正在這手研究通過對剛的材料加工溫度改進制造螺栓的方法來用微合金非調(diào)制剛進行制造 [19]。如下圖所示 。 圖 422 通過這個圖看出了這種鋼材所含有的一些微合 金元素，及所適合的強度水平，中國的研究院也開始這方面的研究。 硼鋼的使用，在降低含碳量的時候，材料的某些性能，比如強度、淬透性會降低，通過使用加入少量的硼元素可以彌補。此外還可以加入微量的 Cr、 Mn這樣在熱處理時的脆透性也會提高，這樣用硼元素代替其他的價格昂貴的金屬元素，造價可想而知。在日本的很多高強度螺栓制造廠已經(jīng)廣泛的應(yīng)用硼鋼來制造包括建筑、汽車、重型拖拉機所使用的高強度螺栓。 其三，用剛的質(zhì)量的保證，即可靠性測量。這與表面處理，零件壽命相關(guān)聯(lián)，一般是降低 S、 P 含量，降低非金屬雜質(zhì)的含量，提高韌 性，抗變形能力，成品率，制造精度，檢查保存方法，總之是對螺栓的各方面做到更完美的改進。 S 含量和 P含量一直以來都是煉鋼技術(shù)的一個難題， P、 S越低越不容易出現(xiàn)晶界脆化 [20]，如下圖 421所示 。 圖 423 圖中列舉了在材料處理中不同的硫含量對于材料臨界變形量的影響。 在未來幾十年甚至更遠的時間里將會起到它難以睥睨的作用。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 34 參考文獻 [1] 劉鴻文主編 .材料力學(xué)：上冊 [M].第 4 版本 .北京：高等教育出版社 [2] 董建堯 蕪湖長江大跨越塔高強度螺栓的設(shè)計 (華東電力設(shè)計院 ,上海 市 ,20xx63) [3] 吳興紅 南京大勝關(guān)長江大橋高強度螺栓試驗概述 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