螺栓在受横向及轴向载荷下如何防止失效

专题题目：螺栓在受横向及轴向载荷下如何防止失效

教学大纲要求：螺栓联接强度计算；失效形式

教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：

教学重点及难点：

重点：螺栓联接的失效形式；螺栓联接强度计算；

难点；螺栓联接的强度计算和设计；

教学内容：

专题内容

一：了解螺栓失效形式

1. 螺栓杆拉断（普通螺栓）

2. 螺纹压溃和剪断（受剪螺栓）

3. 经常装拆因磨损而发生滑扣

普通螺栓主要为螺纹部分发生断裂

受剪螺栓(铰制孔螺栓)主要为压溃和剪切

二：对螺栓联接所受不同载荷下的强度计算和失效形式分析

一、松螺栓联接强度设计

受载荷形式——轴向拉伸(工作拉力F)

失效形式——螺栓拉断 (静、疲劳)

设计准则——保证螺栓拉伸强度

强度条件： s≤[s]

设计计算方法：

校核式 :

设计式:

二、紧螺栓联接强度设计 1.仅受预紧力的紧螺栓联接

受载荷形式—拧紧后:轴向拉伸(工作拉力Fa) 拧紧过程中:轴向拉伸Fa 、扭力T 失效形式—螺栓拉断 (拉、扭综合作用) 设计准则—保证螺栓拉伸强度 强度条件： s’≤[s] 设计计算方法：

拧紧力矩T →剪应力τ τ0

≈ 预

紧

拉

力

Fa

→

拉

应力σ

τσσ3'22=+=

校核式 :

设计式：

2.受横向载荷的普通螺栓联接

受载荷形式—拧紧过程中:轴向拉伸Fa 、扭力T 失效形式—螺栓拉断 (拉、扭综合作用) 设计准则—保证螺栓拉伸强度 强度条件： s’≤[s] 设计计算方法：

校核式 :[4

/3.1'2

1σπσ≤=d F a 设计式:

预紧力与横向载荷F 关系：被联接件不滑移——界面摩擦力≥

F2

3.受横向载荷的铰制孔螺栓联接 受载荷形式—

拧紧过程中:轴向拉伸Fa 、扭力T(预紧力小，计算时可

忽略) 工作时：横向载荷F

失效形式—侧面压溃及螺栓剪切 设计准则—保证挤压、剪切强度 强度条件： sp ≤[sp]、t ≤[ t ] 设计计算方法：

4.受轴向载荷的紧螺栓联接

拧紧过程中: 轴向拉伸F0 、扭力T

工作时：承受工作载荷FE

此时，螺栓所受的总拉力须根据静力平衡方程和变形协调

解

条件求Array

受轴向载荷螺栓强度计算：

螺栓受到的总拉力Fa= FE+ FR

则螺栓强度计算公式：

三：如何有效的防止失效

1.降低螺栓总拉伸载荷Fa的变化范围

2.改善螺纹牙间的载荷分布

3.减少应力集中

4.避免或减少附加应力