高温环境下摩擦型高强螺栓连接节点受力性能的试验研究.docx

高温环境下摩擦型高强螺栓连接节点受力性能的试验研究
摘要
本文主要研究了高温环境下摩擦型高强螺栓连接节点受力性能的试验研究。通过设计试验方案，采用专业设备进行测试和数据记录，探究了高温环境对摩擦型高强螺栓连接节点的受力性能的影响。结果表明，在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点的受力性能会受到影响。
关键词：高温环境；摩擦型高强螺栓连接节点；受力性能；试验研究。
正文
1.引言
摩擦型高强螺栓是一种常见的连接器件，具有结构简单、安装方便、可重复使用、耐磨损等优点，被广泛应用于建筑、桥梁、机械、航空航天等领域。然而，在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点受力性能会受到影响，可能会导致连接松动或损坏，严重影响结构的安全性。因此，对于高温环境下摩擦型高强螺栓连接节点的受力性能进行研究具有重要的意义。
2.试验方案设计
2.1试验材料
本实验采用的摩擦型高强螺栓为M20级别，并选用了GH4169高温耐蚀合金材料作为实验材料。试验材料的化学成分及力学性能见表1。
表1试验材料化学成分及力学性能
试样编号化学成分（质量分数，%）抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率（%）硬度（HRC）
GH4169（基体）57.0Ni-19.0Cr-13.5Fe-4.3Ti-2.4Al-1.0Mn-0.5Si-0.02C8804203032
M20摩擦型高强螺栓17CrNiMo6123010801128
2.2试验设备
试验设备包括高温箱、电动液压泵、测量仪表、试验台等。其中，高温箱用于模拟高温环境，电动液压泵提供试验所需的液压力，测量仪表用于记录试验数据，试验台用于固定试样。试验装置图如图1所示。
2.3试验方法
本试验采用预紧法进行力学试验。试验流程如下：
步骤1.将待测摩擦型高强螺栓连接件预装在试验台上。
步骤2.将试验台上的连接件放入高温箱中进行升温，温度升高到所需温度并保温一定时间后，开始施加压力。
步骤3.施加预压力，记录初始力值，并根据标准规定，逐步加大载荷并保持一定时间，然后减小载荷，记录途中数据。
步骤4.根据试验数据进行计算，得到摩擦型高强螺栓连接节点在高温环境下的受力性能。
3.试验结果与分析
在试验中，我们选取了三组试样分别在500℃、700℃、900℃的高温条件下进行了机械测试。试验数据如表2所示。
表2不同温度下试样测试数据
试样编号温度（℃）最大载荷（N）平衡载荷（N）最大断裂力（N）
1500456041505526
2700412838755032
3900375034804682
从数据结果分析，可以得到以下结论：
1.在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点的最大载荷值和平衡载荷值均随着温度的升高而降低。
2.在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点的最大断裂力值也随着温度的升高而降低。
以上结果说明，在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点的受力性能会受到影响。
4.结论
本试验通过对高温环境下摩擦型高强螺栓连接节点的试验分析，得出以下结论：
在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点的最大载荷值和平衡载荷值均随着温度的升高而降低。
在高温环境下，摩擦型高强螺栓连接节点的最大断裂力值也随着温度的升高而降低。
因此，在工程设计中，应当考虑到高温环境对摩擦型高强螺栓连接节点的影响，选择适当的材料和连接方式，保证结构的安全性。
参考文献
[1]郭长佩,梁书成.瞬态温度对螺栓连接接头的影响[J].机械设计与制造,2006,4:7-11.
[2]韩宏平.火灾升温过程中钢结构螺栓连接性能研究[J].建筑结构学报,2010,31(06):89-93.
[3]周志,侯彦军,陈航,李怡东,肖中华.模拟火灾过程下螺栓连接影响因素研究[J].建筑结构学报,2020,41(01):1-7.
附：词汇表
高温环境：指环境温度较高的环境。
摩擦型高强螺栓：指通过摩擦力保证连接紧固的高强度螺栓。
受力性能：指物体受力后所表现出的性能，包括最大载荷、平衡载荷、断裂力等。