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六角（jiǎo）頭螺栓緊固結件損傷與服役可靠（kào）性研究方向

六角螺栓的國（guó）家標準有很多，我們要根據使用部位的不同來（lái）判斷我們需要的是哪一種六角螺（luó）絲產品。依據（jù）六角螺栓（shuān）國家（jiā）標準和實際（jì）使用需求，我（wǒ）們向（xiàng）客戶提供外六角（jiǎo）螺栓的相關參數，如，六角螺栓的規格尺寸表（biǎo），六（liù）角螺絲的國家標準，外六角螺栓表麵處理的（de）要求，六角頭螺栓的理論重量，外六角頭螺栓的國標尺寸，專業生產外六角螺栓的廠家，外六角螺絲的（de）鍍鋅標準，熱鍍鋅螺栓的千件重量，全螺紋六角螺栓（shuān）的規格，六角頭螺栓的拉力、扭矩力，外六角螺絲的（de）檢測依據，螺紋（wén）公差級（jí）別要求等。

機械結構，包括鐵路機車車輛，采用大量的螺栓連接（jiē），螺栓在振（zhèn）動環（huán）境（jìng）下常常發生鬆動（dòng）或疲勞斷裂（liè）。對於重要構件，例如，連接火車製動盤的螺栓、軸箱蓋螺栓一旦鬆（sōng）動或斷裂將引起重大事故（gù）。近年來（lái），由於使用力矩型螺母（mǔ），螺母轉動引起的螺栓鬆動（dòng）的現象被抑製（zhì）。可是，螺母不轉，如果螺栓預緊力大幅度下降，螺栓仍然會發生鬆動（dòng）。為再現螺栓的鬆（sōng）動現象，魯連濤老師的課題組根據（jù）日本島（dǎo）津20t軸向加載電（diàn）液伺服（fú）疲勞試驗（yàn）機的使用（yòng）原理，自主設計了圖1所示的試驗工裝，開展（zhǎn）了橫向（xiàng）載荷作（zuò）用下螺栓鬆動試驗。圖2是試驗測（cè）得的螺栓預緊力隨循環周次變（biàn）化曲（qǔ）線。這是一（yī）種采用力矩型螺母的高強度螺栓，在（zài）振動作用下，螺母不轉，但預（yù）緊力下降的例子。從（cóng）圖中可以看出，在振動作用的早（zǎo）期，預緊力發生快速下降，此（cǐ）後，隨著振動次數的增加預緊力緩慢下降。研究發（fā）現，預緊（jǐn）力快（kuài）速下降是螺牙（yá）根部塑性變形引起的;之後的緩慢下降是螺牙麵的微動磨損（sǔn）引起的(這一（yī）點非常值得注意，我認為可以解釋緊固螺栓後不動，其預緊力迅速下降（jiàng）)。這些說明了螺栓的鬆動與螺紋區的微觀損傷（shāng）相關。由於螺栓（shuān）的微觀損傷不易通過試驗（yàn）實時觀察監測，課題組建立了圖3所示的螺栓（shuān）有限元模型，通過（guò）Abaqus子程序UMATUMESHMOTION，分別（bié）仿真計算由塑性變形和微動磨損（sǔn）引起的螺（luó）栓鬆動,以獲取在（zài）鬆動過（guò）程中螺牙根部塑性變形的演化曆程和螺紋麵磨損深度的變化。

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由於螺牙材料種類多、結構形（xíng）狀複雜，加之當螺栓（shuān）受橫向力作用時，各個螺牙的受力差別較大。因此，不同材料或結構的（de）螺栓其鬆動過程和鬆動機理可能（néng）不同，隻有弄清螺栓（shuān）結（jié）構的鬆動過程和機理，才能提出防鬆措施（shī），保證（zhèng）螺栓使用的安全可靠。

當螺栓的預緊力較（jiào）高，或被作用的振動載荷較大時，螺栓會發生疲勞斷裂。螺栓的疲勞斷裂或與螺牙區微觀塑性變（biàn）形有關，或與螺牙之間的微動磨損有（yǒu）關（guān），或與螺（luó）栓鬆動後振動載荷增加有關，但目前相關報（bào）道很少，螺栓疲勞破壞條件和機理尚不清楚。

與螺栓“材料”疲勞相比，螺栓“結構”疲勞的研究難度要大幅（fú）度的增加。因為材料疲（pí）勞的（de）試驗條（tiáo）件，可以觀察裂紋，而螺栓結構（gòu）的裂紋萌（méng）生和擴展無法觀察。隻有通過有限元仿真和疲勞（láo）試（shì）驗相結合的方（fāng）式，才有可能達到優化螺栓結（jié）構，從而提高螺（luó）栓抗（kàng）疲勞的能力。 課（kè）題組采用（yòng）微粒子噴丸處理了某型車製動盤螺栓，如圖4所示。可見，經噴丸處理後，螺栓表麵光潔。分別在高、低兩種預緊（jǐn）條件下對兩種螺栓進行了橫向加載鬆動試驗。

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這兩種預緊（jǐn）條件下（xià）預緊（jǐn）力隨循環周次變化曲線，結果顯示（shì）：在高預緊條件下，由於噴丸螺栓表麵殘餘壓應（yīng）力（lì）的引入，噴丸螺栓（shuān）表現出更強的抗疲（pí）勞能（néng）力;在（zài）低預緊條件下，噴丸螺栓螺紋麵（miàn）磨損程度（dù）降低，表（biǎo）現出更強的抗鬆能力。目（mù）前，微粒子噴丸（wán）處理工藝尚未在螺栓上應用，但根據課題組前期的研究結果，微粒子噴丸可同時提高螺栓抗鬆動和抗疲（pí）勞的能力，因此在螺栓抗（kàng）失效中具有良好（hǎo）的應（yīng）用前景。

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