Analysis of loosening and shakedown of important threaded joints

Abstract

The paper is devoted to the experimental consideration of tightening and loosening of threaded joints. The value of loosening is important both to individual and group joints because due to it the prestress of connected components decreases and loading conditions of the junction change. The investigation results of tightening dependence of the number of cycles of treaded joints with a different pitch M48 x 3, M48 x 4, M48x5 made of steel 40X are presented. At the same tightening value and with an increase in bending stresses, the durability of studs decreases according to both threshold and a complete fracture. By increase in the pitch of the thread from 3 mm to 5 mm, the tightening during the first loading cycles decreases faster. The dependence between the stud tightening and the crack size is discussed. After the first cycles tightening decreases from 0,8 delta y to 0,76 delta y and remains stable for a long time. The shakedown conditions specified for such elements, the long-service life of which is determined by calculating a relatively small number of load variation cycles, may be used as a fracture criterion. The obtained results are the analytical expressions of shakedown conditions for a bolt with one-sided and double-sided crack of cross-section. The conditions of variable flow and the conditions of one-sided accumulation of plastic deformations are presented.

Referat poświęcony jest eksperymentalnym zagadnieniom zaciskania i luzowania gwintowanych połączeń. Wartość luzowania jest ważna zarówno dla połączeń indywidualnych jak i grupowych z tej przyczyny, że sprężenie połączonych składników maleje, a warunki obciążenia zmieniają się. Przedstawiono wyniki badań zależności liczby cykli połączeń śrubowych o różnym skoku: M48x3, M48x4, M48x5 ze stali 40X. Przy tej samej wartości zaciskania i przy wzroście naprężeń zginających, trwałość kołków śrub zmniejsza się zgodnie z pęknięciem progowym jak i całkowitym. Przez zwiększenie skoku gwintu z 3 na 5 mm, zaciskanie podczas początkowych cykli obciążeń spada szybciej. Omawia się zależność między zaciskaniem śruby a wielkością pęknięcia. Po pierwszych cyklach, zaciskanie spada z 0,8 delta y do 0,76 delta y, i pozostaje stabilne przez dłuższy czas. Warunki prób pomontażowych określone dla tych elementów, trwałość których jest określana przez obliczenie stosunkowo małej liczby cykli zmian obciążeń, może być stosowana jako kryterium pękania. Uzyskane wyniki stanowią wyrażenia analityczne dla warunków dostosowania się śrub z jednostronnym i obustronnym pęknięciem przekroju. Przedstawiono warunki zmiennego płynięcia a także warunki jednostronnej akumulacji odkształceń plastycznych.