【紧固件小课堂@@】螺纹紧固件@@的松脱机理@@

几乎每个复杂程度的工程产品@@都使用螺纹紧固件@@@@。与大多数其他连接方法相比@@，螺纹紧固件@@的一个关键优势是它们可以拆卸和重复使用@@。这一特征通常@@是螺纹紧固件@@优于其他连接方法使用的原因@@，并且它们通常@@在保持产品@@的结构完整性方面发挥着至@@关重要的作用@@。然而@@，它们也是机械和其他组件问题的一个重要来源@@。这些问题的原因是由于它们存在自松机理@@。这种自松机理一直是一个问题@@，在过去的@@150年@@里@@，设计者们一直在设计防止这种情况发生的方法@@。

螺纹紧固件@@的许多常见类型的锁定@@方法都是在@@100多年@@前发明的@@，然而@@直到近些年@@导致自松的主要机制才被理解@@。有许多机制可以导致螺纹紧固件@@松动@@，这些可以分为旋转和非旋转松动@@@@@@。

旋转和非旋转松动@@@@

在绝大多数应用中@@，螺纹紧固件@@被拧紧@@，预紧力被施加到连接中@@。松动可被理解为紧固过程完成后预紧力的后续损失@@。这可以通过@@两种方式发生@@：

1)旋转松开@@，通常@@被称为自松开@@，是指紧固件在外部载荷的作用下旋转@@。

2)非旋转松动@@，是指内螺纹和外螺纹之间没有发生相对运动@@，但发生预载损失@@。

由于非旋转松动@@引起的紧固件松动@@

由于紧固件本身或连接件在组装后变形@@，可能发生非旋转松动@@@@。这是这些界面的部分塑性坍塌的结果@@。

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（表面粗糙接触放大显示@@）

当两个表面相互接触时@@，每个表面承受支撑面载荷@@。因为实际接触面积远远小于表面面积@@，即使在中等载荷下@@，也要持续承受非常高的局部应力@@，该应力大于材料的屈服强度@@。

这会导致紧固操作完成后表面部分塌陷吗@@，这种塌陷通常@@被称为嵌入@@。

由于嵌入而损失的夹紧力的量取决于螺栓和连接件的刚度@@、连接中存在的接触面数量@@、表面粗糙度和所施加的支撑面应力@@。

在中等的表面应力条件下@@，在接头拧紧后前几秒钟@@，嵌入通常@@会导致约@@1% 至@@5% 的夹紧力损失@@。当接头随后受到施加的动态载荷时@@，由于接头接触面上发生的压力变化@@，夹紧力可能会发生进一步的减小@@。

如果表面承载应力保持在连接件材料的压缩屈服强度以下@@，则可以计算出嵌入损失的量@@，并且在连接设计中去补偿该损失量@@。

Junker的紧固件自松理论@@

1969年@@Gerhard Junker通过@@了工程测试@@的结果来支持他关于螺纹紧固件@@为什么会自动松动的理论@@。他的关键发现是@@，一旦在配合螺纹之间以及紧固件的支撑表面和夹紧材料之间发生相对运动@@，预加载紧固件就会由于旋转而松动@@。同时还发现横向动态载荷比轴向动态载荷产生更严重的松动@@。其原因是轴向载荷下的径向移动明显小于横向载荷下的径向移动@@。

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