緊固件在工程結構中扮演了非常重要的角色,如航空航天、基礎設施、民用、汽車以及其它工業領域。緊固件失效可能導緻災難性的後果和重大的财務損失。最常見的緊固件失效模式之一是疲勞開裂。不充分的設計考慮、材料問題、不足的預緊力、松動和過多的負載都能導緻緊固件疲勞。
類似于其他金屬零件,緊固件失效包括過載、腐蝕相關的開裂、脆化、蠕變和疲勞。由于外部負載,緊固件過載可能發生在安裝或使用過程中。
緊固件過載故障的調查應包括材料性能的評價,主要目的是确定導緻緊固件破壞的原因,如緊固件的強度以及施加在緊固件上的載荷。
在某些金屬中常見的應力腐蝕開裂或氫脆,當緊固件在服役過程中承受靜态拉伸時,對緊固件來說也是重要的失效模式。
鑒于緊固件的預期應力,材料和環境必須仔細考慮,以适當減輕應力腐蝕開裂或氫脆。
在電鍍的過程中,氫很可能擴散進入緊固件中,從而造成氫脆。為了減少易感材料的氫脆,緊固件必須進行除氫處理。
疲勞是金屬結構中最常見的斷裂形式,占斷裂的80%。緊固件也不例外,疲勞也是緊固件最常見的斷裂原因。
當循環載荷超過材料的疲勞強度時,當加載足夠的周期,疲勞裂紋就會在緊固件上萌生并擴展。緊固件材料、幾何、應力振幅、平均應力和裝配參數都會影響疲勞性能。
緊固件裝配過程是最重要的,但在分析其斷裂原因時經常被忽視,它也是緊固件疲勞斷裂的主要根源。
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