螺栓拉剪疲劳试验研究

曹宝雅; 丁玉昂; 杨冰沂; 李爱群; 成思危; 邓扬

doi:10.3724/j.gyjzG25052207

螺栓拉剪疲劳试验研究

doi: 10.3724/j.gyjzG25052207

曹宝雅^1,2,
丁玉昂^1,2,
杨冰沂^1,2,
李爱群^1,2,3, ,,
成思危⁴,
邓扬^1,2

1. 北京建筑大学土木与交通工程学院, 北京 100044;
2. 北京建筑大学大型多功能振动台阵实验室, 北京 100044;
3. 东南大学土木工程学院, 南京 210096;
4. 北京市建筑工程研究院有限责任公司, 北京 100039

基金项目:

国家自然科学基金项目（52108108，52278290，52378288）；北京建筑大学金字塔人才工程培养计划项目（JDYC20220809）；北京建筑大学基本科研业务费项目（X24024）。

详细信息

作者简介:
曹宝雅，院聘副研究员，主要从事钢结构疲劳研究， caobaoya@bucea.edu.cn。

通讯作者:
李爱群，教授，主要从事土木工程结构抗震抗风与隔震减振、钢结构疲劳等研究，liaiqun@bucea.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-05-22
- 网络出版日期: 2025-09-12

Experimental Study on Tensile-Shear Fatigue of Bolts

CAO Baoya^1,2,
DING Yuang^1,2,
YANG Bingyi^1,2,
LI Aiqun^{1,2,3
, ,},
CHENG Siwei⁴,
DENG Yang^1,2

1. School of Civil and Transportation Engineering, Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
2. Multi-Functional Shaking Tables Lab., Beijing University of Civil Engineering and Architecture, Beijing 100044, China;
3. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China;
4. Beijing Construction Engineering Research Institute Co., Ltd., Beijing 100039, China

摘要

摘要: 实际工程结构中的螺栓可能处于拉剪复合受力状态，而规范仅给出了纯拉和纯剪荷载作用下的螺栓疲劳寿命计算方法，因此需要开展螺栓拉剪疲劳试验研究。基于一种螺栓拉剪疲劳试验装置，分别开展了0°纯拉、30°拉剪、45°拉剪、60°拉剪和90°纯剪5种不同角度下的螺栓疲劳试验，对比分析了拉剪角度对螺栓疲劳寿命的影响。基于Mises应力统一了不同角度下螺栓拉剪S-N曲线，并讨论了螺栓材料、直径对其疲劳寿命的影响。研究结果表明：加载力相同的情况下，与纯拉伸或纯剪切相比，拉剪复合受力状态下螺栓更容易发生疲劳破坏。在不同拉剪角度下，螺栓疲劳寿命均随材料强度的增大而增大，并给出了不同角度下螺栓材料影响系数，相对于8.8级高强螺栓，4.8级和6.8级螺栓疲劳强度分别降低5%和2%左右，10.9级高强螺栓的疲劳强度增大约21%。应力相同时，随螺栓直径的增大，螺栓疲劳寿命先增大后减小，相对于M8螺栓，M16、M30和M42螺栓的直径放大系数分别约为1.24、1.37和1.07。
- 螺栓 /
- 疲劳 /
- 拉剪 /
- 材料 /
- 直径
Abstract: In practical engineering structures， bolts often operate under tensile-shear combined stress states， whereas current design codes only provide calculation methods for bolt fatigue life under pure tension or pure shear loads. Therefore， this study conducted tensile-shear fatigue tests on bolts using a specially designed testing device. Fatigue tests were performed at five different loading angles （0° pure tension， 30° tensile-shear， 45° tensile-shear， 60° tensile-shear， and 90° pure shear） to analyze the influence of tensile-shear angles on bolt fatigue life. The S-N curves under different angles were unified based on Mises stress， and the effects of bolt material and diameter on fatigue life were discussed. The results showed that under the same loading force， bolts in tensile-shear combined states were more prone to fatigue failure compared to pure tension or shear load. At different tensile-shear angles， the fatigue life of bolts increased with the increase of material strength. Material influence coefficients for different angles were proposed： compared with 8.8-grade high-strength bolts， the fatigue strength of 4.8-grade and 6.8-grade bolts decreased by approximately 5% and 2%， respectively， while that of 10.9-grade high-strength bolts increased by approximately 21%. Under the same stress， the fatigue life of bolts first increased and then decreased with the increase of bolt diameter. Compared with M8 bolts， the diameter amplification factors for M16， M30， and M42 bolts were approximately 1.24， 1.37， and 1.07， respectively.
- bolts /
- fatigue /
- tensile-shear /
- material /
- diameter

HTML全文

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