螺栓疲劳强度计算方法的对比与选择

马氏体不锈钢螺栓材料疲劳性能对比研究贾朋刚，张妍（哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨150040）摘要：分析了马氏体不锈钢螺栓材料0Cr13Ni5Mo、0Cr16Ni5Mo和0Cr17Ni4Cu4Nb的疲劳性能和力学性能，提出了马氏体不锈钢螺栓替代合金钢螺栓的可行性，得到了升降法计算的疲劳极限与工程经验公式的差异。

结果表明,0Cr13Ni5Mo与0Cr16Ni5Mo的疲劳极限大于0.23（fl p0.2+5”）小于0.27（5冲+R”）,0Cr17Ni4Cu4Nb的小于0.23（5砂+5”）；0Cr13Ni5Mo强度低、塑韧性好,0Cr17Ni4Cu4Nb强度高、塑韧性差,0Cr16Ni5Mo表现出良好的综合性能。

关键词：马氏体不锈钢;螺栓;疲劳强度中图分类号：TM304文献标识码：A DOI编码：10.16712/ki.=31-1868/tm.2020.02.003o引言承受较大复杂载荷且对水电机组的安全运行起到关键作用的螺栓，所采用的材质多数为34CrNi3Mo、42CrMo、35CrMo等合金钢锻件，在水介质环境或者潮湿环境中长时间运行服役后，表面多数出现了一定程度的锈蚀问题，对检修时螺栓的拆卸安装造成了很大的麻烦，也给后续螺栓的寿命造成了严重的影响[1-2]o马氏体不锈钢材料在常规水介质或者潮湿环境中表现出了良好的耐腐蚀性，目前在水电机组的转轮、抗磨板、迷宫环等流速高腐蚀磨蚀情况比较易发的重要部位得到了广泛的应用。

但是马氏体不锈钢在水电机组的联轴螺栓、顶盖螺栓、桨叶连接螺栓等重要受力紧固件上的应用还尚未看到，其疲劳性能的对比研究还不清楚，目前还只是停留在常规的小型标准件上使用，例如在水箱连接件、水导密封件的连接紧固上宀5+。

因此，有必要研究马氏体不锈钢螺栓材料的疲劳特性，为后续马氏体不锈钢锻件材料在特殊螺栓连接场合替代低合金钢锻件材料的可行性提供有效论证，满足水电机组关键部套的螺栓连接的可靠性和安全性。

5.8级螺栓屈服强度-回复关于5.8级螺栓屈服强度的问题，我将为你详细解答。

首先，我们需要了解什么是螺栓的屈服强度。

螺栓是一种常用的紧固件，在建筑、机械制造等领域中起到连接和固定的作用。

螺栓屈服强度是指在一定条件下，螺栓所能承受的最大应力，也即是螺栓断裂前所能承受的最大拉力。

而5.8级螺栓则是按照国标GB/T3098.1-2010规定的螺纹连接技术条件、螺螺纹连接性能要求和验收规则生产的一种螺栓。

其中，5.8级表示螺栓的材质和性能等级。

数字5表示螺栓的抗拉强度等级，即螺栓在拉伸时所能承受的最大载荷；数字8表示螺栓的抗剪强度等级，即螺栓在剪切力作用下所能承受的最大载荷。

接下来，我们将逐步探讨5.8级螺栓屈服强度的相关内容。

第一步，了解5.8级螺栓的抗拉强度等级。

根据螺纹连接技术条件标准，5级螺栓的抗拉强度为500MPa，6级螺栓的抗拉强度为600MPa，以此类推。

因此，5.8级螺栓的抗拉强度为5级和8级抗拉强度之间的均值，即为550MPa。

第二步，了解5.8级螺栓的抗剪强度等级。

抗剪强度等级是指螺栓在受到剪切力作用下所能承受的最大载荷。

根据规定，5.8级螺栓的抗剪强度为其抗拉强度的60，即330MPa。

第三步，了解螺栓屈服强度的计算方法。

螺栓的屈服强度是指在受拉或受剪情况下，螺栓的材料开始发生塑性变形的应力大小。

根据材料力学原理，屈服强度可以通过螺栓的抗拉强度和抗剪强度来估算。

对于5.8级螺栓的计算，我们可以采用以下公式：屈服强度= 抗拉强度/ 安全系数根据设计的要求和安全系数的选择，一般常用的安全系数为4。

因此，对于5.8级螺栓，其屈服强度可以通过550MPa除以4，得到屈服强度为137.5MPa。

第四步，讨论应用和评估屈服强度。

在实际工程中，根据螺栓的使用场景和施工条件，需要评估螺栓的屈服强度是否满足设计要求。

评估螺栓屈服强度的方法一般有两种：1. 根据实验数据评估。

可以通过对螺栓进行拉伸实验，得到实际的屈服强度，然后与理论计算结果进行对比，判断是否满足要求。

106 风能 Wind Energy0 引言随着风力发电产业在国内的迅猛发展，风电用高强度螺栓逐渐显现出它的重要性。

近几年各地风电场出现不同程度的风电机组坠头甚至倒塌事故，造成了重大的财产损失，不仅对风电设备生产商、风电场业主造成影响，也更加影响到整个国产风电机组行业的质量信誉。

其中，由于螺栓预紧力不足，造成螺栓松动，机组运行振动过大，螺栓在长期高频振动下，剪切断裂，最终造成重大事故的比例较大。

究其原因，一是螺栓本身质量不过关，设计制造过程中出现问题；另外一个就是机组在安装及维护过程中螺栓预紧力不足，运行过程中螺栓松动造成的。

本文主要针对机械性能满足GB/T 3098.1的高强度螺栓的预紧力矩风电高强度螺栓扭矩系数选用的探讨张凌宝，赵鹏（锋电能源技术有限公司，北京 100080）摘 要：本文主要针对风电高强度螺栓扭矩系数的选用进行探讨，引用相关标准中的计算公式，比较各方法之间的不同之处，并根据图表解析扭矩系数与摩擦系数之间的关联，通过分析比较，针对现有经验提出缩小风电高强度螺栓扭矩系数范围，建议规范、完善相关标准。

关键词：高强度螺栓; 扭矩系数; 影响因素; 选用范围中图分类号：TK83 文献标识码：A 文章编号：1674-9219(2013)03-0106-06Discussion on Selection of the Torque Coeff i cient of High-strength Boltsin Wind PowerZhang Lingbao, Zhao Peng(Sharpower Technology Co., Ltd., Beijing 100080,China)Abstract: Th is paper mainly discussed on selection of the torque coeffi cient of high strength bolts in wind power ， relevant formulas werereferenced and the diff erences in various methods were also compared. According to the analysis for the chart between torque coeffi cient and friction value ，this paper put forward that reducing the range of the torque coeffi cient of high strength bolts in wind power and proposed to improve relevant standards based on existing experience ．Keywords : high-strength bolts; torque coeffi cient; infl uencing factor; selection range进行详细分析，对螺栓扭矩系数的选用进行探讨。

螺栓预紧力施加方式对计算结果的影响螺栓预紧是一种常见的紧固方式，它可以有效地使结构件保持紧固状态，并保证结构件的安全性和稳定性。

在螺栓预紧中，预紧力的大小对于结构件的性能和可靠性具有很大的影响。

而预紧力大小的计算则会受到施加方式的影响。

螺栓预紧力的施加方式有很多种，经常使用的有扭矩法、伸长量法、弹性率法等，每一种施力方式的结果可能会不同。

下面将就三种施力方式对预紧力大小的计算结果对比进行说明。

首先，扭矩法是最常用的施力方式之一，其原理就是根据螺栓的拉伸强度将螺栓拉伸到一定程度，在这个过程中，扭矩与预紧力的关系是非常重要的。

但是，扭矩法的不同施力方式会产生很大的影响，因为不同的施力方式所使用的扭矩系数和螺纹的摩擦系数也是不同的。

例如在下雨的环境中，由于螺纹表面容易滑动，扭矩系数可能会比正常情况下大很多，这样就会使得预紧力的计算结果出现较大偏差。

其次，伸长量法在实际生产中也经常使用，它的原理是通过对螺栓松开和重新拉伸之后的长度变化量计算预紧力大小。

但是，这种方法也存在很大的不确定因素，因为在拉伸过程中，由于螺栓材料的非线性特性，螺栓的变形也会受到一定的限制，使得预紧力的计算变得困难。

因此，在使用伸长量法计算预紧力时，一定要根据实际情况进行修正并检验其合理性。

最后，弹性率法也是一种常用的施力方式。

它的原理是利用材料的弹性变形来计算预紧力。

在这种方法中，首先需要进行材料的试验，通过试验得到螺栓的弹性模量以及泊松比等参数，然后根据这些参数计算出螺栓的预紧力。

与扭矩法和伸长量法相比，弹性率法可以减少许多不确定性因素，因此，它在实际生产中被广泛采用。

综上所述，螺栓预紧力施加方式对预紧力计算结果的影响是非常显著的。

在实际应用中，必须根据具体情况进行选择合适的方法，并结合实际调试情况进行修正和检验，以减小误差并保证结构件的安全性和可靠性。

随着社会发展，数据已经成为了人们生活、工作、学习中不可或缺的一部分。

数据可以使人们更好地了解现实情况，更好地掌握决策，也可以帮助人们进行有效的分析和预测。

螺栓疲劳强度计算方法的对比与选择在工程设计和结构分析中，螺栓是常用的连接元件。

由于螺栓在使用过程中会受到不断变化的载荷作用，容易产生疲劳损伤，导致螺栓断裂。

因此，对于螺栓的疲劳强度进行准确的计算和评估非常重要。

螺栓的疲劳强度计算方法可以分为经验公式法、应力幅法、应力范围法和有限元法等多个方法。

下面就这几种方法进行详细的对比分析。

1.经验公式法经验公式法是根据实验数据和经验公式进行计算，是最简单的计算方法之一、经验公式法计算的主要参数是螺栓的材料、直径和载荷等。

这种方法计算简便，但准确度一般较低，只适用于一些简单载荷情况和无特殊要求的结构。

2.应力幅法应力幅法是一种常用的计算方法，其基本原理是根据螺栓在载荷作用下的应力幅大小来评估螺栓的疲劳强度。

应力幅法计算的主要参数是螺栓的应力幅极限和应力集中系数等。

这种方法相对比较简单，适用于单轴载荷和小范围应力集中的情况。

3.应力范围法应力范围法是一种综合考虑应力幅和平均应力的计算方法，是最常用的螺栓疲劳强度计算方法之一、应力范围法计算的主要参数是螺栓的应力范围和应力集中系数等。

这种方法适用于多轴载荷和大范围应力集中的情况，精度相对较高。

4.有限元法有限元法是一种基于力学原理和数值计算的方法，可以精确地计算螺栓的应力分布和疲劳强度。

这种方法需要建立复杂的有限元模型，进行有限元分析计算。

与其他方法相比，有限元法计算精度更高，但计算量大，适用于复杂载荷和应力集中较严重的情况。

对于选择螺栓疲劳强度计算方法，需要根据具体的工程要求和实际情况进行综合考虑。

一般来说，对于简单的结构和载荷条件，可以采用经验公式法或应力幅法进行估计；对于复杂的结构和载荷条件，应优先考虑应力范围法或有限元法进行精确计算。

在实际工程中，也可以结合不同方法进行对比验证，以提高计算结果的准确性。

总之，螺栓疲劳强度的计算方法有多种选择，每种方法都有其适用的范围和优缺点。

在选择方法时需要充分考虑工程要求、计算精度和计算成本等因素，以得到准确可靠的计算结果。

车桥半轴螺栓预紧强度计算-统计对比（供设计参考）
-2020.02.14
本计算只是做简单的计算对比，实际计算时需要考虑紧固件的形式、紧固件的布置状态、是否有减载结构设计等因素。

对计算仅供参考。

本计算对EQ140系列、EQ145系列、EQ1094系列、EQ153系列、MT459系列进行了计算。

便于对比数据。

注：
1，此计算根据螺栓要求的工艺力矩范围，折算了螺栓的抗半轴扭矩与半轴扭矩的安全系数，和此扭矩时螺栓的预紧力与最大允许预紧力的比值（相当于安全系数）。

这两个数据便于设计或定工艺参数时，作为经验参考值。

2，上述计算的“允许最大预紧力”相当于手册中的螺栓保证载荷。

（也相当于螺栓的屈服状态对应的预紧力值。

）
3，螺栓最小截面直径也可以查询标准文件获得。

得到上述数据后，在以后新设计桥型时，可以参考此计算得到的经验安全系数。

计算表格如下：
统计计算-（半轴螺
栓）.xlsx
参考文件：
1，预紧力和预紧扭矩折算经验公式：
Mt=K∗P0∗d∗0.001 Mt为预紧扭矩Nm；
K为预紧扭矩系数；
P0为轴向预紧力N；
d为螺栓公称直径mm。

2，牙型的基本参数：
3，螺栓的预紧后的应力建议值：
4，参考摩擦系数：
5，螺栓拧紧力矩系数-参考推荐值（注：根据实验测定的螺栓K值才是最精确的）：。

螺栓疲劳寿命计算
螺栓疲劳寿命计算是工程设计中非常重要的一项内容，它涉及到了工程结构的
安全性和可靠性。

在工程实践中，螺栓是一种常用的连接元件，用于连接各种构件，承受着不同方向的载荷。

而螺栓在长期使用中，由于受到载荷的作用会产生疲劳破坏的现象，因此需要对螺栓的疲劳寿命进行计算。

螺栓的疲劳寿命计算是根据螺栓所承受的载荷大小、载荷频率、载荷形式等参
数进行综合计算得出的。

通常情况下，螺栓的疲劳寿命计算可以采用史密斯疲劳曲线和疲劳极限的概念进行计算。

疲劳曲线描述了材料在不同应力水平下的疲劳寿命，通过对疲劳曲线的分析可以得出螺栓的疲劳寿命。

在进行螺栓疲劳寿命计算时，首先需要确定螺栓所承受的载荷大小和载荷形式，然后根据载荷的频率和工作环境的条件来选择适当的疲劳曲线和疲劳极限。

接着，根据载荷的频率和疲劳曲线的参数计算出螺栓的疲劳寿命。

最后，根据计算得出的疲劳寿命，来评估螺栓的安全性和可靠性，从而确定螺栓的使用寿命和更换周期。

螺栓的疲劳寿命计算在工程设计和实际使用中具有重要的意义，它可以帮助工
程师评估螺栓的使用寿命和安全性，从而确保工程结构的可靠性和安全性。

通过合理的疲劳寿命计算，可以有效地延长螺栓的使用寿命，减少螺栓的疲劳破坏，提高工程结构的稳定性和可靠性。

总的来说，螺栓的疲劳寿命计算是工程设计中的一个重要环节，它需要根据螺
栓的使用条件和疲劳特性来进行合理的计算和评估，从而确保螺栓的安全可靠性。

通过科学的疲劳寿命计算，可以有效地提高工程结构的安全性和可靠性，保障工程的顺利运行和长期稳定性。

风力机塔筒法兰联接螺栓疲劳寿命预测赵荣博;张媛;李双荣【摘要】针对风力机塔筒法兰联接螺栓结构特殊、受力复杂、易于失效等特点,采用有限元法建立塔筒截面外载荷与螺栓内应力的关系,应用工程算法计算螺栓时序内应力;基于GL2010规范,选择塔筒法兰联接螺栓材料的S-N曲线;基于S-N曲线全寿命分析法计算整圈螺栓的疲劳强度并确定最危险部位;采用螺纹联接轴对称模型进一步准确计算危险部位螺栓的疲劳累积损伤,结果表明其疲劳寿命满足要求,提出的方法在预测塔筒法兰联接螺栓疲劳寿命时具有可行性和有效性.%For the special structure,complex load and easy failure of flange connecting bolts,the re-lationship between outside load of tower cross section and inner stress of bolts by finite element meth-od is established,and the timing inner stress of bolt is calculated by Schmidt-Neuper algorithm.The S-N curve which is suitable for high strength bolts is selected based on GL2010 specification.Fatigue cu-mulative damage of whole-ring bolts is calculated by whole life analysis method based on S-N curve, and the most dangerous parts is determined.Further fatigue cumulative damage of the dangerous bolts is calculated by using threaded connection axisymmetric model.The results showed that the dangerous part of bolts meets the requirements of fatigue life,and proved that the feasibility and effectiveness of the proposed method.【期刊名称】《内蒙古工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(036)002【总页数】6页(P143-148)【关键词】法兰联接螺栓;疲劳寿命预测;有限元法;风力机塔筒【作者】赵荣博;张媛;李双荣【作者单位】内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特 010051;内蒙古自治区产品质量检验研究院,呼和浩特 010070;内蒙古工业大学机械学院,呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TH12风电机组塔筒由多段构成,各段之间由沿法兰圈均匀分布螺栓联接。