疲勞是指材料在循環(huán)載荷作用下逐漸累積損傷直至失效的過程，就螺栓而言，疲勞壽命即指在特定的循環(huán)載荷條件下，螺栓能夠承受的最大循環(huán)次數(shù)，而不會(huì)因疲勞而失效（即不出現(xiàn)斷裂或強(qiáng)度退化）。

?

?

螺栓的疲勞破壞可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，例如在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中，很多風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行環(huán)境較為惡劣，常受到強(qiáng)風(fēng)、溫度變化等因素影響，加之風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的交變載荷，易使得螺栓連接處產(chǎn)生相對(duì)滑移，連接螺栓逐漸，發(fā)展為疲勞斷裂，不僅嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益，還可能造成嚴(yán)重的安全事故。

?

影響因素

螺栓的疲勞壽命受多種因素影響，主要包括螺紋根部的應(yīng)力集中、被緊固工件的剛度、接觸面狀況、預(yù)緊力等等。

?

螺紋根部作為截面突變處，受力狀況較為嚴(yán)峻，螺紋處缺口及截面變化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中，應(yīng)力集中的地方往往會(huì)成為疲勞裂紋的起源點(diǎn)，產(chǎn)生疲勞裂紋并導(dǎo)致疲勞破壞，從而對(duì)疲勞壽命產(chǎn)生影響?。

?

?

螺栓裝配后的疲勞強(qiáng)度和預(yù)緊力，即在裝配時(shí)螺栓被擰緊所產(chǎn)生的拉力之間也存在一定的聯(lián)系。當(dāng)預(yù)緊力合理施加時(shí)，可以使螺栓和被連接件之間保持緊密的貼合，有效減少連接部件在承受外部交變載荷時(shí)的相對(duì)滑移，從而在很大程度上提高螺栓連接的疲勞強(qiáng)度。

?

如果預(yù)緊力不足，連接部件在外部交變荷載作用下就容易產(chǎn)生微小滑移，這種滑移會(huì)在螺栓的螺紋根部等應(yīng)力集中區(qū)域產(chǎn)生額外的應(yīng)力波動(dòng)，從而加速螺栓疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展。但這并不是說預(yù)緊力越大就越好，若預(yù)緊力過大，又會(huì)使螺栓承受過高的初始拉應(yīng)力，導(dǎo)致螺栓發(fā)生塑性變形，其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致疲勞強(qiáng)度急劇下降，甚至可能導(dǎo)致螺栓在裝配過程中就發(fā)生破壞或斷裂。

?

此外，螺栓的疲勞強(qiáng)度與其自身強(qiáng)度、尺寸等因素也有一定關(guān)系，因此在評(píng)價(jià)螺栓的疲勞性能時(shí)，應(yīng)綜合考量其他相關(guān)因素，并在設(shè)計(jì)、裝配和使用過程中嚴(yán)格把控，才能減少因螺栓疲勞性能不足而產(chǎn)生的各種問題。

?

?

軸向疲勞性能檢測(cè)

螺栓接頭通過軸向載荷疲勞試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，以了解使接頭失效所需的循環(huán)載荷程度。軸向載荷疲勞試驗(yàn)通過對(duì)預(yù)加載螺栓接頭施加循環(huán)載荷來(lái)進(jìn)行。

?

試驗(yàn)所用試件應(yīng)從尺寸和機(jī)械性能合格的產(chǎn)品中隨機(jī)抽取，不進(jìn)行任何機(jī)械加工，但應(yīng)將試件清理干凈，防止磕碰和損傷其表面，在各配合表面涂以潤(rùn)滑油。將螺栓試件安裝于試驗(yàn)螺母或螺紋襯套上，使試件螺紋收尾至夾具支撐面距離、末端露出試驗(yàn)螺母或螺紋襯套部分長(zhǎng)度均滿足要求。

?

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定的不對(duì)稱拉伸循環(huán)應(yīng)力型式施加載荷，在恒定平均應(yīng)力或恒定應(yīng)力比下持續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至試件失效或超過規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為止。試驗(yàn)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)通常根據(jù)試件材料的耐疲勞性能來(lái)確定，對(duì)于鋼制螺紋緊固件，一般循環(huán)500萬(wàn)次。

?

?

除軸向疲勞外，螺栓的彎曲疲勞、扭轉(zhuǎn)疲勞，以及因承受多種載荷導(dǎo)致的復(fù)合疲勞等疲勞類型同樣應(yīng)引起重視，采用科學(xué)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，以采取對(duì)應(yīng)措施，確保螺栓疲勞性能滿足實(shí)際需求，有效預(yù)防螺栓疲勞斷裂等問題。

?

總結(jié)

螺栓作為在工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的連接件，其使用過程中的安全性和可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。準(zhǔn)確評(píng)估螺栓的疲勞性能，不僅能夠在一定程度上確保螺栓的安全使用，還能夠?yàn)槁菟ǖ纳a(chǎn)和研發(fā)提供有力支持。在使用時(shí)也應(yīng)通過采取適當(dāng)增加夾緊力，確保螺栓與被緊固件之間的接觸面平整、光滑等措施來(lái)提高螺栓的疲勞壽命，以確保機(jī)械連接的長(zhǎng)久安全與可靠。