螺栓疲劳强度试验方法
试验方法
1、安装试样
将试样紧固于试验机上,使试样与试验机两夹头保持良好同轴。
2、选定应力循环频率
根据所用试验机型号、试样、应力大小或试验要求选定应力循环频率。
3、施加扭矩
开动试验机,其应力循环频率调至选定值后,将规定扭应力所需的相应扭矩施加到试样上。
4、测定扭转疲劳性能
疲劳性能测定方法应根据试验目的加以选择。疲劳性能测定所用试样数量随测定方法的不同而有一个较宽的范围。推荐用如下方法测定扭转疲劳性能:
① 扭转疲劳极限(τD)的测定
试验一般在预计(0.95~1.05)τD范围的3级左右等间距应力水平下进行;应力增量一般为预计τD的3%~5%;第一根试样的应力水平应略高于预计τD;在每级应力水平下试样的数量一般在两根或两根以上。
用下列方法之一处理试验结果所得应力水平即为扭转疲劳极限:
a)半数试样试验至指定循环数而不失效的最高应力水平,但在比此应力水平低一级的应力水平下,试验至指定循环数而不失效的试样应超过半数。
b)如果在某级应力水平下,超过半数的试样试验未至指定循环数已失效,而在比此应力水平低一级的应力水平下,试样试验至指定循环数全不失效时,则上述两级应力水平的平均值为扭转疲劳极限。
② S-N曲线的测定
通常取4级~6级应力水平;用成组法测定其中等寿命区的疲劳寿命,每组试样的数量一般随应力水平的降低而增加;用扭转疲劳极限(τD)的测定方法测定其长寿命区的扭转疲劳极限。
用逐点描迹法或最小二乘法,拟合上述试验数据点即成S-N曲线。
延伸阅读
升降法测定疲劳极限的原理
升降法是在指定循环基数N_0(如10~7)下测定疲劳极限,或在某一指定寿命下测定疲劳强度的方法。
它适用于长寿命区,即疲劳寿命在10~6或10~6循环以上的情况。
采用单点试验法测定疲劳极限时,在逐渐降低应力水平的过程中,如某一试件在第i级应力σ_i的作用下未达到循环基数N_0就发生破坏,而依次试验的另一试件在较低的第i+1级应力σ_(i+1)作用下 越出 (达到指定寿命未破坏),其寿命大于循环基数N_0,那么可以设想,对应循环基数N_0的应力(疲劳极限)必发生在σ_i和σ_(i+1)之间。
若两个应力差值(σ_i-σ_(i+1))很小,小于σ_(i+1)的5%,则可取σ_i和σ_(i+1)的平均值近似作为疲劳极限:
钢筋的疲劳强度的概念以及测定疲劳强度的意义
钢筋的疲劳是指钢筋在承受重复、周期性的动荷载作用下,经过一定次数后突然脆性断裂的现象。钢筋的疲劳强度是指在某—规定应力幅度内,经受一定次数循环荷载后发生疲劳破坏的最大应力值。
钢筋疲劳断裂的原因,一般认为是由于钢筋内部和外部的缺陷,在这些薄弱处容易引起应力集中。应力过高,钢材晶粒滑移,产生疲劳裂纹,应力重复作用次数增加,裂纹扩展,从而造成断裂。
钢筋的疲劳试验有两种方法:一种是直接进行单根原状钢筋轴拉试验;另一种是将钢筋埋入混凝土中使其重复受拉或受弯的试验。我国采用直接做单根钢筋轴拉试验的方法。《混凝土结构设计规范》规定了不同等级钢筋的疲劳应力幅度限值,并规定该值与截面同一纤维上钢筋最小应力与最大应力比值有关,对预应力钢筋,当ρf ≥ 0.9 时可不进行疲劳强度验算。
需要对不同的疲劳应力比值满足循环次数为 200 万次条件下的钢筋量大应力值为钢筋的疲劳强度。
钢筋的疲劳强度与应力变化的幅值有关,其他影响因素还有:最小应力值的大小、钢筋外表面几何尺寸和形状、钢筋的直径、钢筋的强度、钢筋的加工和使用环境以及加载的频率等。
由于承受重复性荷载的作用,钢筋的疲劳强度低于其在静荷载作用下的极限强度。原状钢筋的疲劳强度最低。