「金属でできたボルトはどうして疲労を受けるのでしょうか?」と疑問に思うかもしれません。実際、炭素鋼がボルトに加工された後、初期の技術パラメータと機械的特性が要件を満たさない場合、長期にわたる周期的な荷重により局所的な領域に応力集中が生じる可能性があります。{0}}このような応力が臨界レベルに達すると、ボルトに小さな亀裂が形成されます - これは疲労の最初の段階にすぎません。荷重サイクルの回数が一定レベルまで増加すると、亀裂は進展し、最終的には突然の破壊につながります。これがボルトの疲労破壊のメカニズムと結果です。
なぜ疲労が起こるのか炭素鋼ボルト?強度の高いボルトは疲労しやすいですか?{0}まず、疲労はボルトの強度レベルに直接関係しません。通常のボルトは強度要件が低く、疲労の影響が制限される穏やかな条件で使用されます。ただし、高強度ボルトは厳しい引張要求がある環境で使用されるため、当然疲労のリスクが高まります。このため、実際に遭遇する疲労破壊のほとんどは次のような理由で発生します。高強度ボルト-ただし、これは通常のボルトが決して疲労しないという意味ではありません-。単に保守要件が低いだけです。
ボルト疲労の根本的な原因は、繰り返し荷重中に局部応力が繰り返し変化することであり、これにより脆弱な部分に累積的な損傷が生じ、最終的に亀裂が形成されます。そのプロセスは次のとおりです。応力が最初にボルトの脆弱な領域を侵食し、微小亀裂が徐々に現れ、亀裂は時間の経過とともに成長し、亀裂が臨界長に達すると突然ボルトが破損します。長期的な分析によると、疲労を引き起こすストレスは必ずしも大きい必要はない。ボルトの降伏強度よりもはるかに低い場合もあります。したがって、疲労破壊後の破面には、通常、外力による明らかな変形や曲がりは見られません。
上記の分析に基づいて、製造プロセスを改善し、ボルトの耐疲労性を向上させることができます。次の図を見てください。
強化されたねじ山上の図は、丸みを帯びた根元 (R- 半径) を備えた最適化されたねじ山プロファイルを示しています。疲労亀裂は通常、ねじの付け根とボルトの頭の下で発生するため、基本的なねじの製造プロセスを変更することで疲労を効果的に防ぐことができます。通常のスレッドと比較してみましょう。
普通ねじ上記のねじは根元の角が鋭角になっている標準ねじです。このような直角構造は応力変化に非常に敏感であり、疲労破壊を起こしやすいです。-前述したように、図に示すように、ボルト頭の下の領域も疲労破壊の重要な場所です。
ボルト疲労プロセスねじの谷底半径と同じ原理を使用して、許容設計範囲内でボルトの頭とシャンクの間の接合部に適切なサイズのフィレット半径を追加できます。
