/ti t le, Sample application of PSMESH
et,1,92
mp,ex,1,1e7
mp,alpx,1,1.3e-5
mp,prxy,1,0.30
mp,ex,2,3e7
mp,alpx,2,8.4e-6
mp,prxy,2,0.30
tref,70
/foc,,-.09,.34,.42
/dist,,.99
/ang,,-55.8
/view,,.39,-.87,.31
/pnum,volu,1
/num,1
cylind,0.5,, -0.25,0, 0,180
cylind,0.5,, 1,1.25, 0,180
cylind,0.25,, 0,1, 0,180
wpoff,.05
cylind,0.35,1, 0,0.75, 0,180
wpoff,-.1
cylind,0.35,1, 0.75,1, 0,180 wpstyle,,,,,,,,0
vglue,all
numc,all
vplot
mat,1
smrt,off
vmesh,4,5
mat,2
vmesh,1,3
/pnum,mat,1
eplot
psmesh,,example,,volu,1,0,z,0.5,,,,elems CM,lines,LINE
/dist,,1.1
cmplot
/solu
eqslve,pcg,1e-8
asel,s,loc,y
da,all,symm
dk,1,ux
dk,12,ux
dk,1,uz
sload,1,9,,force,100,1,2
/ti t le,Sample application of PSMESH - preload only
solve
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!Finally, we construct the actual solution of interest. We want to
!know what happens to the preload in the bolt, and the stress field around !it, when the assembly temperature rises to 150° F.
!Both the preload and the stresses increase because, for a uniform
!temperature rise, there is greater thermal expansion in the aluminum plates !than in the steel bolt. Any method for applying preload that did not
!allow the load to change would be unable to predict this result.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
/post1
plnsol,s,z
/solu
antype,,restart
tunif,150
/ti t le,Sample application of PSMESH - uniform 150°
solve
/post1
plnsol,s,z
GUI操作流程：
1. Set the Analysis Title
(1) Choose Utility Menu> File> Change
Title
(2) Enter the text, “Sample Application of
PSMESH” and click OK.
2004-8-17 11:27 #3
yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分64
帖子564
阅读权限70
注册2003-7
-3
来自西南交
通大学
状态离线
回复：【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子
2. Define the Element Type
Define SOLID92 as the element type.
（1）Select Main Menu> Preprocessor> Element
Type> Add/Edit/Delete. The Element Types dialog box
appears.
（2）Click Add. The Library of Elements dialog box
appears.
（3）In the scroll box on the left, select Structural,
Solid.
（4）Select Tet 10 node 92 in the scroll box on the right
and click OK.
（5）Click Close in the Element Types dialog box.
2004-8-1
7 11:28
#
4
yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分64
帖子564
阅读权限70
注册2003-7-3
来自西南交通大学
状态离线
回复：【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子
3. Define Material Properties
（1）Select Main Menu> Preprocessor> Material Props> Material
Models. The Define Material Model Behavior dialog box appears.
（2）In the Material Models Available window, double click on Structural, Linear,
Elastic, and Isotropic. A dialog box appears.
（3）Enter 1E7 for EX, 0.3 for PRXY and click OK. Linear Isotropic appears under
Material Model Number 1 in the Material Models Defined window.
（4）Under Structural in the Material Models Available window, double click on
Thermal Expansion Coef, Isotropic. A dialog box appears.
（5）Enter 1.3E-5 for ALPX and click OK. Thermal Expansion (iso) appears under
Material Model Number 1 in the Material Models Defined window.
（6） Choose Material> New Model, then enter 2 for the new material ID and
click OK. Material Model 2 appears in the Material Models Defined window on the
left.
（7） Double click on Isotropic under Structural, Linear, Elastic in the Material
Models Available window. A dialog box appears.
（8） Enter 3E7 for EX, 0.3 for PRXY and click OK. Linear Isotropic appears under
Material Model Number 2 in the Material Models Defined window.
（9） Double click on Isotropic under Structural, Thermal Expansion Coef in the
Material Models Available Window. A dialog box appears.
（10） Enter 8.4E-6 for ALPX and click OK. Thermal Expansion (iso) appears
under Material Model Number 2 in the Material Models Defined window.
（11） Choose Material> Exit to close the Define Material Behavior dialog box.
（12） Select Main Menu> Preprocessor> Loads> Define Loads>
Settings> Reference Temp.
（13） Enter 70 as the reference temperature and click OK.
2004-8-17 11:30 #5 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3 来自 西南交通大学 状态 离线 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 4. Set Viewing Options （1） Select Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Focus Point. The Focus Point dialog box appears. （2） Choose User Specified. （3） Enter -.09, .34, and .42 as the User specified locate and click OK. （4） Select Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Magnification. The Magnification dialog box appears
（5） Choose User Specified.
（6） Enter .99 as the User specified distance and click OK.
（7） Select Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Angle of Rotation.
The Angle of Rotation dialog box appears.
（8） Enter -55.8 as the Angle in degrees value and click OK.
（9） Select Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Viewing Direction.
The Viewing Direction dialog box appears.
（10） Enter .39, -.87, and .31 as the XV, YV, and ZV values, respectively and
click OK.
（11） Select Utility Menu> PlotCtrls> Numbering. Turn on Volume
numbers.
（12） Choose Numbering shown with Colors only and click OK.
2004-8-17 11:32 #6 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3 来自 西南交通大学 状态 离线 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 5. Create Geometry （1） Select Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes> By Dimensions. The Create Cylinder by Dimensions dialog box appears. （2） Enter the following values:Outer radius (RAD1): 0.5 Z-coordinates (Z1, Z2): -0.25, 0 Ending angle (THETA2): 180
（3） Click Apply to create the cylinder and keep the Create Cylinder by Dimensions dialog box open.
（4） Enter the following values:Outer radius (RAD1): 0.5
Z-coordinates (Z1, Z2): 1, 1.25
Ending angle (THETA2): 180
（5） Click Apply to create the cylinder and keep the Create Cylinder by
Dimensions dialog box open.
（6） Enter the following values:Outer radius (RAD1): 0.25
Z-coordinates (Z1, Z2): 0, 1
Ending angle (THETA2): 180
（7）Click OK to create the cylinder and close the Create Cylinder by Dimensions dialog box.
（8）Select Utility Menu> WorkPlane> Offset WP by increments
（9）Enter 0.05 in X, Y, Z Offset, press enter, and click OK. This offsets the working plane 0.05 units in the working plane x-direction.
（10）Select Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes> Cylinder> By Dimensions. The Create Cylinder by Dimensions dialog box appears.
（11）Enter the following values:Outer radius (RAD1): 1
Optional inner radius (RAD2): 0.35
Z-coordinates (Z1, Z2): 0, 0.75
Ending angle (THETA2): 180
（12）Click OK to create the cylinder and close the Create Cylinder by Dimensions dialog box.
（13）Select Utility Menu> WorkPlane> Offset WP by increments.
（14）Enter -0.10 in X, Y, Z Offset, press enter, and click OK. This offsets the working plane -0.10 units in the working plane x-direction.
（15）Select Main Menu> Preprocessor> Modeling> Create> Volumes> Cylinder> By Dimensions. The Create Cylinder by Dimensions dialog box appears.
（16）Enter the following values:Outer radius (RAD1): 1
Optional inner radius (RAD2): 0.35
Z-coordinates (Z1, Z2): 0.75, 1
Ending angle (THETA2): 180
（17）Click OK to create the cylinder and close the Create Cylinder by Dimensions dialog box.
（18）Select Utility Menu> WorkPlane> Display Working Plane (toggle off).
（19）Select Main Menu> Preprocessor> Modeling> Operate> Booleans> Glue> Volumes.
（20）Pick all (in the picker).
（21） Select Main Menu> Preprocessor> Numbering Ctrls> Compress
Numbers.
（22） Select All for Item to be compressed and click OK.
（23） Select Utility Menu> Plot> Volumes.
2004-8-17 11:34 #7 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3 来自 西南交通大学 状态 离线 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 6. Mesh Geometry （1） Select Main Menu> Preprocessor> Meshing> Meshtool. （2） Under Element Attributes, choose Global and click Set. （3） Set the Material number to 1 and click OK. （4） Be sure smart sizing is off and click Mesh.
（5） Pick volumes 4 and 5 (the two annular plates) and click OK in the picking menu.
（6） Select Utility Menu> Plot> Volumes.
（7） In the MeshTool dialog box, choose Global and click Set under Element
Attributes.
（8） Set the Material number to 2 and click OK.
（9） Click Mesh.
（10） Pick volumes 1, 2, and 3 and click OK in the picking menu.
（11） Close the MeshTool dialog box.
（12） Select Utility Menu> PlotCtrls> Numbering.
（13） Choose Material numbers for Elem/Attrib numbering and clickOK.
（14） Select Utility Menu> Plot> Elements.
（15） Select Main Menu> Preprocessor> Sections> Pretension>
Pretensn Mesh> With Options> Divide at Valu> Elements in Volu.
（16） Pick volume 1 and click OK in the picker.
（17） Enter the following information in the dialog box and click OK:NAME:
Example
KCN: Global Cartesian
KDIR: Z-axis
VALUE: 0.5
ECOMP: elems
（18） Select Utility Menu> Select> Comp/Assembly> Create
Component.
（19） Enter Line for the Component name (Cname).
（20） Choose Lines for the Entity and click OK.
（21） Select Utility Menu> PlotCtrls> View Settings> Magnification.
（22） Choose User Specified.
（23） Enter 1.1 for the User specified distance and click OK.
（24） Select Utility Menu> Plot> Components> Selected Components.
2004-8-17 11:37 #8 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3 来自 西南交通大学 状态 离线 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 7. Solution: Apply Pretension （1） Select Main Menu> Solution> Analysis Types> Sol'n Controls. （2） Click on the Sol'n Options tab. （3） Choose Precondi t ion CG under Equation Solvers and click OK. （4） Select Utility Menu> Select> Entities.
（5） Choose Areas, By Location, and Y -coordinates and click OK.
（6） Select Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>
Structural> Displacement> Symmetry B.C.> On Areas.
（7）Click Pick All.
（8）Select Utility Menu> Select> Entities.
（9）Make sure Areas are still selected and click Sele All.
（10）Click OK.
（11）Select Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>
Structural> Displacement> On Keypoints.
（12）Pick the middle keypoint on the bottom of the bolt (KeyP No. = 1) and
click OK in the picker.
（13）Choose UX and UZ for DOFs to be constrained (Lab2) and click Apply to
accept your choices and return to the picker.
（14）Pick the middle keypoint on the top of the bolt (KeyP No. = 12) and click
OK in the picker.
（15）Choose UX for DOFs to be constrained (Lab2) and click OK.
（16）Select Main Menu> Solution> Define Loads> Apply>
Structural> Pretensn Sectn.
（17）Choose 1 Example under Pretension Sections.
（18）Enter 100 for Force (under Pretension Load) and click OK.
（19）Select Utility Menu> File> Change Title.
（20）Change the ti t le to “Sample Application of PSMESH - Preload Only” and
click OK.
（21）Select Main Menu> Solution> Solve> Current LS.
（22）R eview the information in the /STATUS Command window and click OK to
begin the solution.
（23）Click Close when the Solution is Done message appears.
2004-8-17 11:39 #9
yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3
来自 西南交通大学
状态 离线
回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 8. Postprocessing: Pretension Results （1） Select Main Menu> General Postproc> Plot Resul t s> Contour Plot> Nodal Solu. The Contour Nodal Solution Data dialog box appears. （2） Select Stress from the scroll box on the left and Z-direction (SZ) from the scroll box on the right and click OK. 2004-8-17
11:40 #10 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3 来自 西南交通大学 状态 离线 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 9. Solution: Apply Thermal Gradient （1） Select Main Menu> Solution> Analysis Type> R estart. Close any warning messages that appear. （2） Select Main Menu> Solution> Define Loads> Settings> Uniform Temp. （3） Enter 150 for the uniform temperature and click OK.
（4） Select Utility Menu> File> Change Title.
（5） Change the title to “Sample Application of PSMESH - Uniform 150 deg” and
click OK.
（6） Select Main Menu> Solution> Solve> Current LS.
2004-8-17
11:41 #11 yiby
金牌会员
回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 10. Postprocessing: Pretension and Thermal Results
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7-3
来自 西南交通大学
状态 离线
（1） Select Main Menu> General Postproc> Plot Resul t s> Contour Plot> Nodal Solu. The Contour Nodal Solution Data dialog box appears. （2） Select Stress from the scroll box on the left and Z-direction (SZ) from the scroll box on the right and click OK. 2004-8-17
11:42 #12 yiby
金牌会员
UID 23110 精华 5 积分 64 帖子 564
阅读权限 7
注册 2003-
7-3
来自 西南
交通大学
状态 离线
回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 11. Exit ANSYS （1） Choose QUIT from the ANSYS Toolbar.
（2） Choose Quit - No Save!
（3） Click on OK.
2004-8-17 11:42 #1
3 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 模型初始网格划分： 图片附件: 306487--embed.jpg (2004-8-17 11:46, 0 bytes)
注册 2003-
7-3
来自 西南
交通大学
状态 离线
2004-8-
17
11:46 #14 yiby
金牌会员
UID 23110
精华 5
积分 64
帖子 564
阅读权限 70
注册 2003-7
-3
来自 西南交
通大学 回复： 【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子 定义预紧力单元： 图片附件: 306488--embed.jpg (2004-8-17 11:47, 0 bytes)
2004-8-1
7 11:47
#1
5
yi
b
y
金
牌
会
员
UI
D
2
31
10
精
华
5
回复：【寻找】那位大哥给一个预紧分析的例子
结果图：
图片附件: 306490--embed.JPG (2004-8-17 11:48, 0 bytes)
线
螺栓预紧力对照表 (2011-09-16 11:44:07) 转载▼ 标签： 杂谈 8.8级螺栓 螺纹规格预紧力 (KN) 有润滑表面扭矩 (KNm）无润滑表面扭矩（KNm）精加工表 面 一般加工表 面 表面氧化表 面 镀锌表 面 干燥粗加工表 面 精加工表 面 一般加工表 面 表面氧化表 面 镀锌表 面 干燥粗加工表 面 M20 101.5 0.3 0.4 0.6 0.5 / 0.3 0.6 0.7 0.6 0.8 M22 126.0 0.4 0.5 0.8 0.7 / 0.5 0.8 0.9 0.9 1.1 M24 146.4 0.5 0.7 1.0 0.9 / 0.6 1.0 1.2 1.1 1.4
M27 190.9 0.7 1.0 1.4 1.3 / 0.9 1.4 1.7 1.6 2.0 M30 233.0 1.0 1.4 2.0 1.8 / 1.2 1.9 2.3 2.2 2.7 M33 288.3 1.3 1.9 2.7 2.4 / 1.6 2.6 3.2 2.9 3.7 M36 339.5 1.7 2.4 3.4 3.1 / 2.1 3.3 4.1 3.8 4.8 M39 405.6 2.2 3.1 4.4 4.0 / 2.7 4.3 5.3 4.9 6.3 M42 465.9 2.7 3.8 5.5 4.9 / 3.3 5.3 6.6 6.0 7.7 M45 543.3 3.4 4.8 6.8 6.2 / 4.1 6.7 8.2 7.5 9.6 M48 612.8 4.1 5.8 8.2 7.4 / 4.9 8.0 9.9 9.1 11.5 M52 730.9 5.3 7.4 10.6 9.6 / 6.4 10.4 12.8 11.7 14.9 M56 844.5 6.6 9.3 13.2 11.9 / 7.9 12.9 15.9 14.6 18.5 M60 982.6 8.3 11.6 16.5 14.9 / 9.9 16.1 19.8 18.2 23.1 M64 1112.8 10.0 14.0 19.9 17.9 / 12.0 19.4 23.9 21.9 27.9 M68 1270.9 12.1 16.9 24.2 21.8 / 14.5 23.6 29.0 26.6 33.9 M72 1438.9 14.5 20.3 29.0 26.1 / 17.4 28.3 34.8 31.9 40.6 M76 1617.8 17.2 24.1 34.4 31.0 / 20.7 33.6 41.3 37.9 48.2 M80 1807.1 20.2 28.3 40.5 36.4 / 24.3 39.5 48.6 44.5 56.7 M85 2058.0 24.5 34.3 49.0 44.1 / 29.4 47.8 58.8 53.9 68.6 M90 2325.4 29.3 41.0 58.6 52.7 / 35.2 57.1 70.3 64.5 82.0 9.8级螺栓
联接螺栓的强度计算方法
一．连接螺栓的选用及预紧力： 1、已知条件： 螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T= 2、拧紧力矩： 为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。 其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩 擦力矩T2。装配时可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K* F* d 拧紧扳手力矩T= 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 其中K为拧紧力矩系数， F为预紧力N d为螺纹公称直径mm 摩擦表面状态K值 有润滑无润滑 精加工表面 一般工表面 表面氧化 镀锌 粗加工表面- 取K＝，则预紧力 F＝T/*10*10-3＝17500N 3、承受预紧力螺栓的强度计算： 螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2 外螺纹小径d1=8.38mm 外螺纹中径d2=9.03mm
计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm 紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。 螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。 1s F A σ= =17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力： =1σ=151 MPa 根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =*302= MPa 强度条件： =≤*=584 预紧力的确定原则： 拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。 4、 倾覆力矩 倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓已拧紧并承受预紧力F 0。作用在底板两侧的合力矩与倾覆力矩M 平衡。 已知条件：电机及支架总重W1=190Kg ，叶轮组总重W2=36Kg ，假定机壳固定， () 2031 tan 2 16 v T d F T W d ?ρτπ += = 1.31ca σσ≈[] 02 11.34F ca d σσ π =≤
高强螺栓预紧力的计算方法 基本介绍 所谓螺栓预紧力，就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力有关。对于一个不确定的螺栓而言，一个螺栓可使用的最大预紧力与螺栓材料品种、螺栓材料热处理、螺栓直径大小等都有关系。 假设螺栓在压力容器密封端盖上起到密封预紧的作用，并且这个端盖上有均布同规格的若干只螺栓，那么，这若干只螺栓所能承受的最小预紧力之和必须大于密封容器中工质最高压力所产生的反作用力，否则压力容器端盖与器体之间的密封就无法保障。 在工程领域中，测定螺栓预紧力通常有一些技术方法。对于精度要求高的螺栓预紧力的测量，往往采取螺栓弹性变形量大小来测量并计算出预紧力大小。对于中等要求的螺栓预紧力的测量，通常选用力矩扳手（力矩扳手的种类目前较多，在此不作具体介绍），按照规定的力矩大小拧紧螺母即可。对于一般要求的螺栓预紧力测量，用的最多的方法就是根据手力拧紧螺母，便从此时开始，按规定要求用扳手拧转螺母若干个角（一个角为60度）来估测预紧力是否已经达到。 预紧的目的 预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。 高强螺栓预紧力的计算方法 Mt=K×P0×d×10－3 N.m K:拧紧力系数 d：螺纹公称直径 P0：预紧力 P0=σ0×As As也可由下面表查出 As=π×ds2/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径 ds=（d2+d3）/2 d3= d1－H/6 H：螺纹牙的公称工作高度 σ0 =（0.5～0.7）σs σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定） K值查表：(K值计算公式略) 摩擦表面状况 K值 有润滑无润滑
高强度螺栓预紧力和拧紧力矩比较分析 在钢结构连接中经常使用高强度螺栓。高强度螺栓连接对于防止松动有良好的可靠性，尤其用于连接动载荷的构件。在高强度螺栓连接中，预紧力和拧紧力矩是一个很重要的参数。下面就高强度螺栓的预紧力及拧紧力矩进行探讨，以期得到合理的结果，在今后的设计中应用。 1 预紧力大小的确定 高强度螺栓预紧力的大小跟螺栓的材料及其横截面面积有关。所用材料需要经过调质处理以提高其机械性能，满足使用要求。国内高强度螺栓的材料一般为45钢、40B钢及40Cr钢。45钢用作级的螺栓，40B钢及40Cr 钢用作级的螺栓。 预紧力大小由下式计算： P=σ b F i （1-1） 式中σ b —高强度螺栓材料经热处理后的抗拉强度限， F i —螺栓的计算面积（按内螺纹直径计算），按下表取。 高强度螺栓的螺纹内径d 1和计算面积F i 螺栓公称直径M16 M18 M20 M22 M24 螺纹的内径(mm) 计算面积(mm2)149 182 235 292 2 拧紧力矩的计算 拧紧力矩是为了使螺栓产生预紧力，其大小由预紧力确定。 拧紧力矩由下式计算： M =（kg·m）（2-1）
式中 P —高强度螺栓需要的预紧力（t ）； d —高强度螺栓的公称直径（mm ）。 3 下面就国内外高强度螺栓，根据它们的材料的机械性能计算其预紧力和拧紧力矩，并进行比较和分析，从中找到适合我们应用的预紧力和拧紧力矩。 （1） 根据《机械设计手册》（机械工业出版社） 材料： 45钢，级；40B 钢，级 抗拉强度限：45钢，850kN/mm 2；40B 钢，1550kN/mm 2。 计算结果如下表所示。 预紧力F v (kN)及扭紧力矩M A (N·m) （2） 根据《起重机设计手册》（辽宁人民出版社） 材料：45钢，级；40B 钢，级 抗拉强度限：45钢，850kN/mm 2；40B 钢，1550kN/mm 2。 计算结果如下： 预紧力F v (kN)及扭紧力矩M A (N·m)
1螺栓的预紧力可按下式计算： P0—预紧力 P0＝σ0×As As＝π×ds^2/4 ds—螺纹部分危险剖面的计算直径 2ds＝（d2＋d3）/2 d3= d1－H/6 H—螺纹牙的公称工作高度 σ0 ＝（0.5～0.7）σs σs—螺栓材料的屈服极限kgf/mm^2 （与强度等级相关，材质决定） 2 也可查表： 螺栓性能等级的含义 2007年11月23日星期五 14:29 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级
是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）
第39卷第1期建筑结构2009年1月 高强度螺栓连接的设计计算 蔡益燕 （中国建筑标准设计研究院，北京100044） 1高强度螺栓连接的应用 高强度螺栓连接分为摩擦型和承压型。《钢结构 （G设计规范》B50017—2003）（简称钢规）指出目前制 造厂生产供应的高强度螺栓并无用于摩擦型和承压型连接之分”因高强度螺栓承压型连接的剪切变形比摩擦型的大，所以只适用于承受静力荷载和间接承受动力荷载的结构”。因为承压型连接的承载力取决于钉杆剪断或同一受力方向的钢板被压坏，其承载力较之摩擦型要高出很多。最近有人提出，摩擦面滑移量不大，因螺栓孔隙仅为115?2mm,而且不可能都偏向一侧，可以用承压型连接的承载力代替摩擦型连接的，对结构构件定位影响不大，可以节省很多螺栓，这算一项技术创新。下面谈谈对于这个问题的认识。 在抗震设计中，一律采用摩擦型；第二阶，摩擦型连接成为承压型连接，要求连接的极限承载力大于构件的塑性承载力，其最终目标是保证房屋大震不倒。如果在设计内力下就按承压型连接设计，虽然螺栓用量省了，但是设计荷载下承载力已用尽。如果来地震,螺栓连接注定要破坏，房屋将不再成为整体，势必倒塌。虽然大部分地区的设防烈度很低，但地震的发生目前仍无法准确预报，低烈度区发生较高烈度地震的概率虽然不多，但不能排除。而且钢结构的尺寸是以mm计的，现代技术设备要求精度极高,超高层建筑的安装精度要求也很高，结构按弹性设计允许摩擦面滑移，简直不可思议，只有摩擦型连接才能准确地控制结构尺寸。总体说来，笔者对上述建议很难认同。2高强度螺栓连接设计的新进展 钢规的715节连接节点板的计算”中,提出了支撑和次梁端部高强度螺栓连接处板件受拉引起的剪切破坏形式（图1）,类似破坏形式也常见于节点板连接，是对传统连接计算只考虑螺栓杆抗剪和钉孔处板件承压破坏的重要补充。 1994年美国加州北岭地震和1995年日本兵库县南部地震，是两次地震烈度很高的强震,引起大量钢框架梁柱连接的破坏，受到国际钢结构界的广泛关注。
螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。 1.松螺栓联接 松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷F，故 螺栓危险截面拉伸强度条件为： 设计公式： ——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/， 许用应力及安全系数见表3-4-1。 2.紧螺栓联接 紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况： （1）受横向工作载荷的紧螺栓联接
(a)普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横向载荷。因螺栓杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷，而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。 （b)铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺栓联接。此时，螺栓孔为铰制孔，与螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。这种联接的失效形式有两种：①螺杆受剪面的塑性变形或剪断；②螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件: 剪切强度条件: 挤压强度条件: (2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接 现实生活中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向外载荷的联接。右图其受力分析图，在工作载荷作用前，螺栓只受预紧力 ，接合面受压力；工作时，在轴向工作载荷作用下，接合面有分离趋势，该处压 力由减为，称为残余预紧力，同时也作用于螺栓，因此，螺栓所受总拉力应 为轴向工作载荷与残余预紧力之和，即: = + .
螺栓拧紧力矩计算书 一．相关计算参数： 螺栓规格 d mm 螺距 P mm 螺纹原始三角形高度H mm 外螺纹中径 d2 mm 外螺纹小径 d1 mm 计算直径 d3 mm 螺栓公称应力截面积As mm2 螺栓材料屈服强度s σ MPa 计算拧紧力矩 T Nm 二．计算内容： 根据要求，所需计算DN300及以上接管法兰所配螺栓拧紧力矩，故统计相关法兰如下： N1 N2 N4 N6 一效结晶器 DN1200 DN900 DN1200 DN600 二效结晶器 DN1200 DN1200 DN1200 DN600 三效结晶器 DN1200 DN1600 DN1200 DN600 APU 效结晶器 DN800 DN1400 DN800 DN600 根据管法兰相关标准，DN600所配螺栓为M33 DN800、DN900、DN1200所配螺栓为M39 DN1400、DN1600所配螺栓为M45 三．计算过程： 螺栓规格 d d=33 螺距 P P=3.5 螺纹原始三角形高度H 031.35.3866.0866.0=?=?=P H 外螺纹小径 d1 21.29031.3852338521=??-=??-=H d d 外螺纹中径 d2 73.30031.383 2338322=??-=??-=H d d 计算直径 d3 7.28031.36 1 21.296113=?-=?-=H d d 螺栓公称应力截面积As 14.69327.2873.30414.3242 232=?? ? ??+?=??? ??+?∏=d d A s 螺栓材料屈服强度s σ 114 计算拧紧力矩 T 91.31210003314.69311412.012.0=÷???=???=d A T S S σ 通常取计算值的0.8倍左右作为实际应用的拧紧力矩值
螺栓拧紧力矩标准 M6~M24螺钉或螺母的拧紧力矩（操作者参考） 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩) 未注明拧紧力矩要求时，参考下表(普通螺栓拧紧力矩)
公制螺栓扭紧力矩Q/STB 12.521.5-2000 范围：本标准适用于机械性能10.9级，规格从M6-M39的螺栓的扭紧力矩，对于使用尼龙垫圈、密封垫圈、其它非金属垫圈的螺栓，本标准不适用。
★对于设计图纸有明确力矩要求的，应按图纸要求执行。 套管螺母紧固力矩Q/STB B07833-1998 材料HPb63-3Y2 直通式压注油杯Q/STB B07020-1998（螺纹M6、M8*1、M10*1）紧固力矩：0.3-0.5Kg.m。 安全阀Q/STB B07029-1998（螺纹R1/8） 紧固力矩：2.9-4.9Nm。 通气塞Q/STB B07030-1998 （螺纹R1/4） 紧固力矩：2.94-5.88Nm。 螺塞Q/STB B07040-1998（公称直径08-10螺距1.25，12-36螺距1.5） 螺栓（排气）Q/STB B07060-1998（M12*1.5） 紧固力矩：58.8-78.4N.m。 软管（锥形密封）Q/STB B07100-1998
软管（锥形密封）Q/STB B07123-1998 （接头部螺母拧紧力矩） 螺母（球头式管接头用）Q/STB B07201-1998 拧紧力矩：N.m 材料：（Q235）
管接头螺母Q/STB B07202-1998 拧紧力矩（Q235 / HPb 59-1） 铰接螺栓Q/STB B07206-1998 拧紧力矩（Q235） 球头式端直通接头Q/STB B07211-1998 拧紧力矩（Q235 HPb 60-1 ） 表中拧紧力矩适用于钢制接头
产品: ABAQUS/Standard ABAQUS/CAE 概览 装配载荷： ?能用来模拟结构中的紧固载荷 ?施加在用户定义的预紧截面上 ?施加在与预紧截面相关的预紧节点上 ?需要预紧载荷的指定或紧固调整 装配载荷的概念 下图是一个简单的例子来解释装配载荷的概念。 图1 装配载荷示例 容器A是由螺栓预紧力压在盖子上来密封的，中间有一垫子，如图1所示。在standard中，预紧的模拟是通过在螺栓内添加一个“切割面”或预紧截面，并使其承受一拉伸载荷实现的。通过修改预紧截面一侧的单元， standard可以自动调整预紧截面上螺栓的长度，以获得想要的预紧力值。后续的分析步中可以防止螺栓长度的进一步改变，以使相对于装配件内的其他载荷，螺栓是作为标准的变形组件存在。 创建装配载荷 ABAQUS/Standard允许通过实体单元、杆单元或梁单元定义紧固件件的装配载荷。分析步中定义装配载荷不会随着单元类型的不同而显著不同。 1、使用实体单元创建预紧 在实体单元中，预紧截面是在螺栓内、将螺栓切割成两部分的一个面(见图2)。对于有几个不同片段组成的紧固件，预紧截面可以是一组面。
图2 使用连续单元定义的预紧截面 基于单元的面包括单元和表面信息。必须将该面转化成预紧截面以便预紧载荷能施加在该截面内的控制节点上。 输入文件：使用下列选项来创建基于实体单元的预紧截面： *SURFACE，TYPE=ELEMENT，NAME=面的名称 *PRE-TENSION SECTION，SURFACE=面的名称，NODE=节点编号 ABAQUS/CAE：load模块：Create load：在Category选择Mechanical，及Bolt load。 1)对齐控制节点到预紧截面 装配载荷通过预紧截面上的预紧节点传递。预紧节点不属于模型中的任何单元。它只有一个自由度(自由度1)，该自由度表示切割面法向两侧的相对位移，见图3。该节点的坐标或位置并不重要。
螺栓预紧力 ！ 螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。 . .目的 预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。事实上，大量的试验和使用经验证明：较高的预紧力对连接的可靠性和被连接的寿命都是有益的，特别对有密封要求的连接更为必要。当然，俗话说得好，“物极必反”，过高的预紧力，如若控制不当或者偶然过载，也常会导致连接的失效。因此，准确确定螺栓的预紧力是非常重要的。 计算方法 预紧力矩Mt=K×P0×d×0.001 N.m K:拧紧力系数d：螺纹公称直径 P0：预紧力 P0=σ0×As As也可由下面表查出 As=π×ds×ds/4 ds:螺纹部分危险剖面的计算直径
ds=（d2+d3）/2 d3= d1-H/6 H：螺纹牙的公称工作高度 σ0 =（0.5～0.7）σs σs――――螺栓材料的屈服极限N/mm2 （与强度等级相关，材质决定） K值查表：(K值计算公式略) σs查表：
As查表：
法兰连接中螺栓预紧力及垫片密封性的研究对压力管道法兰连接中螺栓的受力、预紧力的计算方法进行了分析,研究了垫片的密封性能,包括基本密封特性、压力-回弹特性、垫片的厚度和宽度效应。得出了法兰连接时,连接点的泄漏与螺栓预紧力、密封面状态、使用工况、垫片等有关的结论。 螺栓预紧力检测 采用电阻应变计测量应力的方法，目前主要有测力螺栓和环形垫圈两种形式的测量方式，测力螺栓是直接替换现有螺栓，直接将螺栓预紧力测量出来的传感器，能准确的测量螺栓的预紧力的大小,可以精确到公斤。尤其更适合大型压力容器气密试验前的螺栓的预紧力的检测。
新产品最新动态技术文章企业目录资料下载视频/样本反馈/论坛 技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评投稿发表科技文章 螺纹联接设计：单个螺栓联接的强度计算 newmaker 螺纹联接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效 多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓 的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓联接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被联接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或联接时常装拆，很可能发生滑扣现象。 螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。所以，螺栓联接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d，以及螺母和垫圈等联接零件的尺寸。 1. 受拉松螺栓联接强度计算
图15.3 松螺栓联接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。）外，联接并不受力。图1所示吊钩尾部的联接是其应用实例。当螺栓承受轴向工作载荷(N)时，其强度条件为 或 式中：d1--螺纹小径，mm； σ1--松联接螺栓的许用拉应力，Mpa。 2. 受拉紧螺栓联接的强度计算 根据所受拉力不同，紧螺栓联接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三类。 ①只受预紧力的紧螺栓联接 图为靠摩擦传递横向力F的受拉螺栓联接，拧紧螺母后，这时螺栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4F`/πd12外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转剪应力： 对于M10～M68的普通螺纹，取d1、d2和λ的平均值，并取ρ`=arctan0.15，得τ≈0.5σ。由于螺栓材料是塑性材料，按照第四强度理论，当量应力σe为
接触 Hypermesh Step 1: Launch the ANSYS Contact Manager 1. Click the Contact Manager... button on the Utility Menu. The Ansys Contact Manager dialog is displayed at the top-left corner of the screen. At this point, you may want to adjust the size of the HyperMesh window. Step2: Create a new 3D contact 1. Click New.. to create a new contact. The Create New Contact Pair dialog is displayed. 2. Under Creation method choose Flexible. 3. Under Contact type choose 3D. 4. Under Create from choose Surface to surface. Step 3: Select the target body component 1. Click Pick Target… to choose the target body component. The HyperMesh target selection panel is shown.
2. Click the yellow comps button. 3. Select the component named anzhuangban 4. Click select and click proceed. The faces of the selected target body are extracted and displayed as shown below. Step 4: Select the target surface elements 1. In the Target Elements Selection dialog, click the yellow Elements button twice. Target Elements is selected.
化 工 设 备 与 管 道第42卷 螺栓拧紧方法及预紧力控制 初泰安 (扬子石油化工公司芳烃厂,南京 210048) [摘要] 石化、炼油企业装置上的静密封结构以螺栓法兰垫片连接系统为主,检修期间螺栓拧紧方法的选择和预紧力的正确控制对保证装置的安全运行至关重要。本文介绍了实际生产中常用的扭矩法、螺母转角法和液压拉伸法的基本原理,并给出了各种预紧力的控制方法及其所能达到的精度,对安装和维修有一定的指导意义。 [关键词] 螺栓; 预紧力; 拧紧; 法兰连接 螺栓法兰连接在化工装置中广为应用。为了保 证法兰连接系统紧密不漏、安全可靠地长周期运行, 垫片表面必须有足够的密封比压,特别在高温工况 下垫片会产生老化、蠕变松弛,法兰和螺栓产生热变 形,高温连接系统的密封比常温困难得多,此时螺栓 预紧力的施加与控制就显得十分重要,过大或过小 的预紧力都会对密封产生不利影响。螺栓预紧力过 大,密封垫片会被压死而失去弹性,甚至会将螺栓拧 断;过小的螺栓预紧力又使受压后垫片表面的残余 压紧应力达不到工作密封比压,从而导致连接系统 泄漏。因此如何控制螺栓预紧力是生产实际中必须 重视的问题。 1 螺栓拧紧方法 1.1扭矩拧紧法 扭矩拧紧法[1、2]是最常用的螺栓拧紧方法,通 过扭矩扳手显示的扭矩值来控制被连接件的预紧 力,操作简单、直观。 拧紧螺栓时的拧紧力矩: M=K t Q0d×10-3N m 式中:Q0———预紧力,N; K t———计算系数; d———螺栓的公称直径,m m。 Q0=M K t d×10-3 N(1)系数K t与螺纹表面及法兰的光洁度、润滑状况、拧紧速度、所用拧紧工具、以及反复拧紧时的温度变化等有关,通常在0.1～0.3之间变化。K t的变化将导致预紧力Q0也发生较大变化,变化范围大约在40%左右。所以,如采用扭矩法拧紧螺栓,其计算载荷需要1.3倍最大工作载荷,这必然会造成螺栓直径增大,或数量增加,或提高材质。这对简化结构、降低成本,减轻其重量都是不利的。1.2旋转角度拧紧法 螺母(或螺栓)拧紧时的旋转角度与螺栓伸长量和被拧紧件松动量的总和大致成比例关系,因而可采用按规定旋转角度来达到预定预紧力的方法。在最初拧紧时,先要确定极限扭矩(即实现连接密封所需的扭矩),把螺栓一直拧到极限扭矩,再转过一个预定的角度,此即为旋转角度拧紧法[1、2]。 螺栓伸长量与预紧力的关系为 Q0= ΔL L E A s(2)式中:L ———螺栓长度,mm; ΔL———螺栓变形伸长量,m m; E———弹性模数,MPa; A s———螺栓的平均截面积,mm2。 由于在弹性区域内ΔL正比于螺栓的回转角度θ,所以Q0为θ的函数,只要准确控制螺栓回转角度,便可准确控制预紧力。 由于旋转角度拧紧法可使螺栓预紧力分散度减小,故平均螺栓预紧力可达到屈服极限的70～80%,这既提高了材料的利用率,也比较可靠。 1.3液压拉伸预紧法 (1)原理 液压拉伸预紧技术[3]是利用液压拉伸器完成螺栓的预紧工作。为了使螺栓的预紧力均匀,满足密封要求,必须确保每个螺栓的伸长量均在计算允许的范围内,若某个螺栓的伸长量超差,则需进行调整拉伸操作。 (2)螺栓伸长量计算 在螺栓材料的弹性范围内,螺栓伸长量与所施加的轴向载荷成正比,其计算公式为 ΔL1=N L E A L (3) 8
第三章 螺纹联接（含螺旋传动） 3-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几 何参数，见图3-1，主要有： 1）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重 合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径。 2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相 重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危 险截面的计算直径。 3）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽 和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹 的平均直径，2d ≈ 11()2 d d +。中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 ４）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （3-1） 8）牙型角α——螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2。 9）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有： 图3-1
1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3-2a所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3-3 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓（或螺钉）直接拧入被联接件的螺纹孔中，不用螺母，在结构上
螺栓的预紧力可按下式计算: P0—预紧力 P0=（T0 As As = n X ds A2/4 ds—螺纹部分危险剖面的计算直径 2 ds=（d2+ d3）/2 d3= di —H/6 H —螺纹牙的公称工作高度 （T 0=（0.5?0.7）d s d s —螺栓材料的屈服极限kgf/mmA2 （与强度等级相关，材质决定） 2也可查表： 查看文章 螺栓性能等级的含义 2007年11月23日星期五14:29 钢结构连接用螺栓性能等级分 3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理 （淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa t; 2、螺栓材质的屈强比值为0.6 ; 3、螺栓材质的公称屈服强度达400X 0.6=240 MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa t； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9 ; 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000X 0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。
强度等级所谓8.8级和10.9级 是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa 和10.9Gpa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y" 表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100* (Y/10)二此螺栓的屈服强度 (因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10)
常用高强度螺栓预紧力和拧紧扭矩(参考) 预紧力Fv(kN)及扭紧力矩MA(N·m) 计算方式决定施工高强度螺栓扭矩： Ma=1.1 k Pv d 式中： k---扭矩系数，此数据由高强度螺栓制造商提供或在安装前实验得 到。通常k=0.11-0.15,详细数据见供货商的质量报告。 Pv---高强度螺栓预拉力， [kN]； d---高强度螺栓直径，mm。
如何确定机螺丝的紧固力矩 关于如何紧固螺栓和螺母的文章已经有很多，但如何恰当地紧固机螺丝（Machine Screws）的 文章较少。与如何确保螺栓和螺母的安全连接一样，在紧固机螺丝时，恰当地选择合适的拧紧力矩十分重要。恰当的、安全的连接直接关系到装配后产品的质量好坏。因此在紧固机螺丝时，我们应该计算一下合理的拧紧力矩。紧固机螺丝的这些力矩与紧固螺栓、螺母的力矩相比起来要小得多。 1、机螺丝拧紧力矩的计算 常用的计算螺纹紧固件拧紧力矩的公式为： T=D×K×P 其中： T：力矩（牛顿?米/英寸?磅1Nm=9 in.1b） D：螺纹的外径（1mm=0.03937 in） K：螺母的摩擦系数 （光杆螺栓 K=0.20 镀锌螺栓 K=0.22 上蜡或带润滑螺栓 K=0.10） P：夹紧力（一般是屈服点抗拉强度值的75%） 1．1米制机螺丝 米制机螺丝（Metric Machine Screws）有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧紧力矩。在ISO国际标准中来制机螺丝（Metric Machine Screws）有两个主要的强度等级：4.8级（类似SAE 60M）和8.8级（类似SAE 120M）。强度等级4.8表示最小的抗拉强度是480MPa，这约等于每英寸70，000磅（即70，000 Psi）。强度等级8.8表示最小的抗拉强度是880MPa，约等于每英寸127，000磅（127，000Psi）。米制电镀锌机螺丝拧紧力矩见表1。 1.2 英制机螺丝 对于英制机螺丝（Inch Machine Screws）也有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧紧力矩。在标准SAEJ82中对于英制机械螺栓有两种强度等级：60M级和120M级。强度等级60M表示最小的抗拉强度是60，000Psi；强度等级120M表示最小抗拉强度是120，000Psi。在 SAE J429中，强度等级5.2相当于在标准SAE J82中的强度等级120M，即也有约120， 紧固件的同行！您好！我是mDesign机械设计平台中国区总代理。非常期待与您的合作。我们希
第三章 螺纹联接(含螺旋传动） ３-1 基础知识 一、螺纹的主要参数 现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数,见图3-１，主要有： １）大径d ——螺纹的最大直径，即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径,在标准中定为公称直径。 2)小径1d ——螺纹的最小直径,即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径,在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。 ３）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径,2d ≈ 11 ()2 d d +。 中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。 4）线数n ——螺纹的螺旋线数目。常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹;传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。为了便于制造，一般用线数n ≤４。 ５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。 ６）导程S ——螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。单线螺纹S ＝P ,多线螺纹S =nP 。 ７）螺纹升角λ——螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同。通常按螺纹中径2d 处计算，即 22 arctan arctan S nP d d λππ== （３-１） 8)牙型角α——螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β=α/2。 ９）螺纹接触高度h ——内外螺纹旋合后的接触面的径向高度。 二、螺纹联接的类型 螺纹联接的主要类型有: 图3-1
1、螺栓联接 常见的普通螺栓联接如图3－2ａ所示。这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。图3-2b是铰制孔用螺栓联接。这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷,但孔的加工精度要求较高。 图3-2 2、双头螺柱联接 如图3-3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合，例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。 图3－３ 3、螺钉联接 这种联接的特点是螺栓(或螺钉)直接拧入被联接件的螺纹孔中,不用螺母，在结构上比
钢结构安装中，钢柱脚采用钢垫板作支承是一种常见的做法。一般当设计未给出时，钢垫板面积即由施工单位自行计算。《钢结构工程施工及验收规范》GB50205―95规定，钢垫板面积应根据基础混凝土的抗压强度、柱脚底板下细石混凝土二次浇灌前柱底承受的荷载和地脚螺栓（锚栓）的紧固拉力计算确定。实际施工中，有些施工单位计算钢垫板面积沿用了设备基础上支承设备垫铁面积计算方法：A＝C（Q1＋Q2）／R A―垫铁面积（mm2）； C―安全系数（1.5~3）； Q1―由于构件重量加在该垫铁组上的负荷（N）； Q2―由于地脚螺栓拧紧（可采用地脚螺栓的许可抗拉强度进行计算）后所分布在垫铁组上的压力（N）； R―基础或地坪混凝土的单位面积抗压强度。 实际计算发现，当钢柱重量较大、地脚螺栓直径较大数量较多时计算出的钢垫面积较大，带来施工不便（垫板面积越大对基础表面平整度要求越高）。 例如：某钢结构机械装配厂房，柱重约54t，加上屋架、托架、吊车梁及其制动系统、柱间支撑等，每柱加在垫铁组上的负荷约950kN。每柱8根直径80mm、16Mn钢地脚螺栓，共52根钢柱，基础混凝土标号C25，则： 取C＝2 Q1＝9.50×105N
Q2＝8×44.44×100×180N R＝12.5Mpa取混凝土轴心抗压强度（fc） 则A＝1.18×106mm2 若每基础8组垫铁，则每组面积 1.47×105mm2，垫铁可制成370mm×400mm；若每基础16组垫铁，垫铁可制成370mm×200mm。 从以上计算中可以看出，此工程中对垫铁面积影响最大的是Q2。那么地脚螺栓拧紧后所分布在垫铁组上的压力是否能达到以上计算所得到的数值呢？ 我们可作以下计算，参照高强螺栓施工扭矩计算公式： Tc＝K×Pc×d Tc―施工扭矩（N?m）； K―扭矩系数平均值； Pc―此处为螺栓拧紧后所分布在垫铁组上的压力，也即Q2； d―螺杆直径（mm）； 其中，Tc：按3~4人用2m扳手，可取Tc＝500×4×2N?m K：尚无此种螺栓扭矩系数试验数据，但考虑到地脚螺栓制造精度、保存方法等因素，且此螺栓为切削法制造，早期国内试用高强螺栓时曾采用切削法制造高强螺栓，其扭矩系数仅可达到0.2，估计此地脚螺栓扭矩系数大于0.2，计算中取0.15，偏于安全。 则：Q2＝8×Tc／（K×d）＝2.67×106N Q2值不足原算法一半。
一、矩形螺纹（牙型角α=0） 螺纹副中，螺母所受到的轴向载荷Q 是沿螺纹各圈分布的，为便于分析，用集中载荷Q 代替，并设Q 作用于中径d 2圆周的一点上。这样，当螺母相对于螺杆等速旋转时，可看作为一滑块(螺母)沿着以螺纹中径d 2展开，斜度为螺纹升角l 的斜面上等速滑动。 匀速拧紧螺母时，相当于以水平力推力F 推动滑块沿斜面等速向上滑动。设法向反力为N ，则摩擦力为f N ，f 为摩擦系数，ρ 为摩擦角，ρ = arctan f 。由于滑块沿斜面上升时，摩擦力向下，故总反力R 与Q 的的夹角为λ+ρ 。由力的平衡条件可知，R 、F 和Q 三力组成力封闭三角形，由图可得： Q ψ d F 使滑块等速运动所需要的水平力 等速上升： Ft=Qtan(ф+ρ) 等速上升所需力矩： T= Ftd 2/2= Qtan(ф+ρ)d 2/2 等速下降： Ft=Qtan(ф—ρ) 等速下降所需力矩： T= Ftd 2/2= Qtan(ф—ρ)d 2/2 二、非矩形螺纹 螺纹的牙型角α≠0时的螺纹为非矩形螺纹。非矩形螺纹的螺杆和螺母相对转动时，可看成楔形滑块沿楔形斜面移动； 平面时法向反力N=Q; 平面时摩擦力F f =fN =fQ; 楔形面时法向反力N /=Q/cosβ；楔形面摩擦力F f ! =f N / =fQ/ cosβ; 令f / =f/ cosβ称当量摩擦系数。F f ! =f /Q；楔形面和矩形螺纹的摩擦力相比，与当量摩擦系数对应的摩擦角称为当量摩擦角，用ρV 表示。拧紧螺母时所需的水平推力及转矩：由于矩形螺纹与非矩形螺纹的运动关系相同，将ρV 代替ρ后可得： 使滑块等速运动所需要的水平力