螺栓保證載荷與拉伸屈服強度的關(guān)系
盡管螺栓看起來非常堅固,但鋼是一種彈性材料。這意味著當(dāng)它們在螺栓接頭中擰緊時,它們實際上會拉伸很小的量。
將螺栓連接中的螺栓想象成一個堅硬的金屬彈簧。通過擰緊螺母,您會產(chǎn)生張力,即拉動螺栓兩端的負(fù)載或力。當(dāng)您增加張力時,螺栓會像您拉動兩端時彈簧的拉伸方式一樣拉伸。
如果松開螺母,螺栓會松弛并恢復(fù)到正常長度,就像松開時彈簧恢復(fù)到原來的形狀一樣。這種拉伸和釋放的能力稱為彈性。 (是彈性使擰緊的螺栓和螺母夾在接頭的兩側(cè),將其固定在一起)。
但是,如果您將彈簧拉得太遠(yuǎn),它會失去一些彈性。當(dāng)你松開時,它不會完全后坐,就像一個不會恢復(fù)到原來形狀的緊身玩具。
就像過度拉伸的緊身衣一樣,如果螺栓拉伸超過某個點,它會失去一些彈性并開始永久變形——稱為塑性變形。
螺栓的屈服強度可以定義為在特定緊固件內(nèi)產(chǎn)生一定量永久變形的拉力。
在許多(但不是全部)螺栓連接情況下,重要的是不要將螺栓拉伸到超過其屈服強度,因為它不再保持其原始尺寸和形狀,并最終無法在螺栓連接中保持其性能。在大多數(shù)應(yīng)用中,如果螺栓擰緊超過其屈服強度,則不能再重復(fù)使用,如果松開,則必須扔掉。
證明載荷是螺栓彈性范圍的極限。根據(jù)保證載荷設(shè)計使用螺栓有助于防止塑性變形。只要螺栓的拉力永遠(yuǎn)不會超過其規(guī)定的證明載荷,您就可以確信它保持其原始尺寸和形狀,并且可以安全地重復(fù)使用。
張力與拉伸
現(xiàn)在讓我們看看圖表上出現(xiàn)的螺栓的張力和拉伸之間的關(guān)系。該圖顯示了如果您通過測量螺栓在擰緊時的拉伸程度對螺栓進(jìn)行實驗會發(fā)生什么。
圖表從左下角開始,沒有張力和拉伸的點。隨著張力的增加,螺栓會拉伸一定量。每次添加更多張力并測量拉伸時,您都可以將其記錄為數(shù)據(jù)點。將許多數(shù)據(jù)點連接在一起會得到一個看起來像這樣的折線圖。
圖表顯示了螺栓的張力和拉伸與證明載荷和屈服點的關(guān)系
在圖表的第一部分,張力和拉伸之間的關(guān)系顯示為一條直線對角線。在該線上的任何一點,您都可以松開螺母,螺栓將松弛到其原始長度(移回圖表上的零點)。
因為螺栓是有彈性的,您可以擰緊和松開螺栓,沿直線上下移動多次,而不會對螺栓造成永久性損壞。在此限制內(nèi),螺栓將繼續(xù)按設(shè)計運行。盡管它可能會因多種原因而松動——例如墊圈材料的振動或壓縮——但它始終可以安全地重新擰緊。
但是在超過證明負(fù)荷之后,情況發(fā)生了變化。超過這一點,材料開始屈服,釋放張力時螺栓將不會恢復(fù)到原來的形狀和尺寸。
在達(dá)到屈服強度后,螺栓已變得如此永久變形,以至于通常認(rèn)為由于延展性損失(當(dāng)固體材料在拉伸應(yīng)力下變形而不斷裂時)而不再可以安全地重復(fù)使用。
通過了解螺栓的保證載荷并將靜態(tài)螺栓張力保持在或低于該水平,螺栓將保持其可重復(fù)使用性并在螺栓連接中保持安全。