M20高强度螺栓低周疲劳性能研究

摘要

【目的】以10.9级M20高强度螺栓为研究对象，进行位移幅控制循环加载的低周疲劳试验。【方法】通过对疲劳断口的宏观和微观分析揭示其破坏机理，探讨了Coffin-Manson公式和幂指函数公式在高强度螺栓低周疲劳寿命分析中的适用性；并基于能量耗散、承载力退化和塑性变形进行了损伤性能分析。【结果】研究表明：该批M20高强度螺栓试件低周疲劳寿命为547～3 222次，且承载力退化率均大于20%；低周疲劳断口的瞬断区面积占比均在40%以上；幂指数函数公式在本批高强度螺栓低周疲劳寿命分析中略优于Coffin-Manson公式；高强度螺栓的循环耗能能力较弱，且与循环加载次数呈负相关；在裂纹扩展初期，承载力退化率与塑性损伤指数迅速增加；在裂纹扩展后期，承载力退化率增长呈现先慢后快的趋势，且塑性损伤指数的增长速率减缓。

关键词

高强度螺栓 / 低周疲劳 / 疲劳寿命 / 承载力 / 损伤分析