Прочность болта

[hrenata 9]

Разрешите мой спор с коллегой.  Он пропустил болт с напряжениями выше предела текучести в производство. Болт работает при 500 градусах Цельсия. В итоге затяжка потерялась. Мой коллега утверждает, что это ползучесть, тк болт проработал 50 ч. Я считаю, что болт банально потек. Он говорит, что прочитал в Биргере, что болты , работающие при высоких температурах надо периодически дозатЯгивать из за ползучести. Мой начальник верит моему коллеге. Я знаю про ползучесть, но тут была допущена пластика! Так нельзя же. И теперь мой коллега говорит, что такой болт сейчас упрочнился просто и его можно подзатянуть и всё, больше пластики не будет. Я считаю, что соединение нужно перепроектировать. Вопрос из разряда, скажите я дурак? Или нет?

[AlexKaz 1 822]

1 час назад, Bonus сказал:

Метал там весь под одним напряжением, если рассматриваем как стержень на растяжение (без момента).

Да это по сопромату под одним, а если открыть того же Биргера или всем известного Алямовского - всё не так очевидно.

В мкэ, конечно.

[Fedor 1 597]

Ползучесть ослабит натяжение болта, то есть повысит его рабочую несущую способность. Вроде так. И если  нет проблем с возможным зазором из-за ослабления то беспокоится не о чем... 

Изменено 20 июня 2023 пользователем Fedor

[AlexKaz 1 822]

8 минут назад, Fedor сказал:

И если  нет проблем с возможным зазором

Про критичность зазора ничего не сказано, он в эксперименте сказался или нет =) Хомут чего-то держит, или не держит - выводы примерно такие... Нагрузить температурой повторно не хотят... И какой режим рабочий - в холодном состоянии или в горячем - не понятно.

[Fedor 1 597]

В любом случае ослабление  предварительного натяжения понизит напряжения в болте. Они же сумма предварительного натяжения и рабочего от приложенной силы... :)  

[Jesse 960]

3 часа назад, Bonus сказал:

Для текучести 50часов мало.

конечно мало))
из этой стали лопатки для турбин делают. И температуру держит до 700 град, а тут 500.

[vasillevich68 699]

15 часов назад, Jesse сказал:

из этой стали лопатки для турбин делают.

Лопатки турбин, немного иную работу выполняют, так что там требования к стали другие

[vik_q 138]

8 часов назад, vasillevich68 сказал:

Лопатки турбин, немного иную работу выполняют, так что там требования к стали другие

На картинке немного не то, что обычно приходится делать лопаткам турбин. А сдуру и ... все сломать можно.

[vasillevich68 699]

16 часов назад, vik_q сказал:

На картинке немного не то, что обычно приходится делать лопаткам турбин.

А можно поподробней, что именно не обычного для лопаток турбины, делали лопатки на фото???

[vik_q 138]

3 часа назад, vasillevich68 сказал:

А можно поподробней, что именно не обычного для лопаток турбины, делали лопатки на фото???

По мне, так они встретились с чем-то твердым. Ну или не очень твердым, но на очень высокой скорости. Может так и случается с лопатками самолётных компрессоров, но уж точно не с каждым из них. И точно не случается с лопатками турбин наземных.

А основная их работа - выдерживать центробежные нагрузки и давление при нужных температурах в течении нужного времени без значительного изменения геометрии, а не пластически разрушаться при ударе. Хотя для самолётных может есть и такое дополнительное требование к материалу.

[vasillevich68 699]

1 час назад, vik_q сказал:

а не пластически разрушаться при ударе.

Я так и понял, еще одним " я всё знаю" в полку прибыло. Почитай на досуге а если проблемы с чтением, то хотя бы посмотри картинки

[vik_q 138]

4 часа назад, vasillevich68 сказал:

Я так и понял, еще одним " я всё знаю" в полку прибыло. Почитай на досуге а если проблемы с чтением, то хотя бы посмотри картинки

Хмм. А что не так то? Как я и написал - что-то не очень твердое на высокой скорости. 

Можно подумать, это отменяет перечисленные меню требования к материалу. Работу лопатки турбин как раз выполняют по преобразованию тепловой энергии в кинетическую. А что им там в процессе мешает из-за за того, что кто-то не сможет обеспечить нужное качество теплоносителя - вопрос третий.

Ну или напишите ваше видение требований к стали для турбинных лопаток - подискутируем нормально без загибания пальцев и закатывания глаз.

Изменено 22 июня 2023 пользователем vik_q

[hrenata 9]

20.06.2023 в 16:20, Fedor сказал:

Ползучесть ослабит натяжение болта, то есть повысит его рабочую несущую способность. Вроде так. И если  нет проблем с возможным зазором из-за ослабления то беспокоится не о чем... 

Да проблема не в факте ползучести. У меня спор, с внутренним я и с коллегой. Он утверждает что на потерю усилия затяжки повлияла ползучесть. А я говорю, что пластическая деформация. Эти явления могут протекать одновременно, но не за 50 часов. Пластическая деформация увеличивает скорость ползучести, это я тоже понимаю. Но опять же 50 часов - вон равно мало для ползучести.  

20.06.2023 в 15:04, AlexArt сказал:

Хренатой страдаете. Нужно просто КД смотреть в первую очеред, а не голимый пересказ слушать.

Если ТС отказывается вывалить всю информацию, то пусть сам и курит эту тему в гордом одиночестве.

Есть определенные причины, по которым нельзя вываливать всю информацию в интернет, к моему сожалению. 

[hrenata 9]

20.06.2023 в 14:50, Bonus сказал:

 Метал там весь под одним напряжением, если рассматриваем как стержень на растяжение (без момента).

Да это норма загнать болт практически в пластику и если он не разрушился то норм. Но это если все нормально работает если болт более податливый чем детали, на всех режимах работы (да и расширяются они одинаково). Да и пластики там может и не быть так как 880/1,6=550 а сигма 0,2 это 590. Да и пластика это вещь условная даже если и нагрузить до 650Мпа и что? Ну расширили линейный участок при затяжке и что? Вы понимаете о чем я?

Вот только данных при 500 нет у нас.

 

А разве затяжка не теряется при достижении предела текучести?  Если сталь без выраженной площадки текучести, то можно и превысить предел текучести и усилие затяжки не потеряется? Мне не понятен этот момент. Я понимаю, что в целом детали могут работать упруго-пластически и работать нормально. Я думала, что если в резьбовом соединении нужно поддерживать определенное усилие, то для стали превышение предела текучести не допускается и именно его превышение вызывает потерю затяжки в первую очередь 

Изменено 27 июня 2023 пользователем hrenata

[Bonus 70]

9 часов назад, hrenata сказал:

А разве затяжка не теряется при достижении предела текучести?  Если сталь без выраженной площадки текучести, то можно и превысить предел текучести и усилие затяжки не потеряется? Мне не понятен этот момент. Я понимаю, что в целом детали могут работать упруго-пластически и работать нормально. Я думала, что если в резьбовом соединении нужно поддерживать определенное усилие, то для стали превышение предела текучести не допускается и именно его превышение вызывает потерю затяжки в первую очередь 

Почему затяжка будет потеряна?

Смотрите превышение порога текучести не приводит к катастрофическим последствием (если это только не усталость). Усилие затяжки должно быть заведомо выше чем внешние нагрузки. Болт должен быть менее жестким в сравнении с деталями и работать как пружина, тогда даже если он немного просядет, он все равно в затяжке. Превышение порога текучести, в некоторых пределах приводит к повышению этого порога и материал все равно работает в линейной постановке в дальнейшем, при разгрузке и нагрузке до этого уровня.

Таким образом, на прочность болта, при контролируемой затяжке должна влиять затяжка, а не внешнее усилие.

Причины по которым может быть ослабление и протечка могут быть разными, даже например неравномерная затяжки болтов.

Поэтому, в случае болтов, надо больше пользоваться опытом описанным в инструкциях и на втором месте  расчетом. Сам по себе расчет, тоже имеет ограничения, так например не советую пытаться искать напряжения в самой резьбе. Но с другой стороны, детальный расчет фланцев очень сложный и включает в себя расчеты с учетом типа прокладки и пятна контакта (радиуса расположения пятна).

[Jesse 960]

1 час назад, Bonus сказал:

Но с другой стороны, детальный расчет фланцев очень сложный и включает в себя расчеты с учетом типа прокладки и пятна контакта (радиуса расположения пятна).

а фланцы вы тоже в МКЭ считаете?

[hrenata 9]

2 часа назад, Bonus сказал:

Почему затяжка будет потеряна?

Смотрите превышение порога текучести не приводит к катастрофическим последствием (если это только не усталость). Усилие затяжки должно быть заведомо выше чем внешние нагрузки. Болт должен быть менее жестким в сравнении с деталями и работать как пружина, тогда даже если он немного просядет, он все равно в затяжке. Превышение порога текучести, в некоторых пределах приводит к повышению этого порога и материал все равно работает в линейной постановке в дальнейшем, при разгрузке и нагрузке до этого уровня.

Таким образом, на прочность болта, при контролируемой затяжке должна влиять затяжка, а не внешнее усилие.

Причины по которым может быть ослабление и протечка могут быть разными, даже например неравномерная затяжки болтов.

Поэтому, в случае болтов, надо больше пользоваться опытом описанным в инструкциях и на втором месте  расчетом. Сам по себе расчет, тоже имеет ограничения, так например не советую пытаться искать напряжения в самой резьбе. Но с другой стороны, детальный расчет фланцев очень сложный и включает в себя расчеты с учетом типа прокладки и пятна контакта (радиуса расположения пятна).

Ну а если болт в рабочем режиме испытывает ещё нагрузки?  Обычно резьбовые соединения нагружены не только затяжкой, но и внешним усилием.  Да, для обеспечения герметичности затяжка больше внешнего усилия. Но если смотреть на систему болта, то внешнее усилие увеличивает начальное усилие затяжки. И вот такой болт под внешним усилием  начинает пластически деформироваться.  В нем действуют напряжения затяжки, плюс напряжения нагрузки, пластика у всех металлов протекает по разному, но для стали условно: деформация растёт нелинейно от напряжения (напряжение возрастает мало, а деформация растёт быстрее). И получается , что усилие в теле болта падать не будет с ростом деформации?  Какую литературу посоветуете почитать на эту тему? 

[Bonus 70]

1 час назад, Jesse сказал:

а фланцы вы тоже в МКЭ считаете?

Нет, есть методика EN-1591, она сложная, но есть калькуляторы, например в CAESAR II. Есть простая методика подбора фланцев по EN13480, там внутреннее давление + внешние нагрузки. Но она очень простая и очень консервативная. Не учитывает работу прокладок и болтов и их совместной жесткости.

28 минут назад, hrenata сказал:

Ну а если болт в рабочем режиме испытывает ещё нагрузки?  Обычно резьбовые соединения нагружены не только затяжкой, но и внешним усилием.  Да, для обеспечения герметичности затяжка больше внешнего усилия. Но если смотреть на систему болта, то внешнее усилие увеличивает начальное усилие затяжки. И вот такой болт под внешним усилием  начинает пластически деформироваться.  В нем действуют напряжения затяжки, плюс напряжения нагрузки, пластика у всех металлов протекает по разному, но для стали условно: деформация растёт нелинейно от напряжения (напряжение возрастает мало, а деформация растёт быстрее). И получается , что усилие в теле болта падать не будет с ростом деформации?  Какую литературу посоветуете почитать на эту тему? 

Разберитесь с графиком:

 

 

 

Почитайте про него в книжках. Здесь надо прикинуть жесткости элементов, как расходится усилие. Также посмотрите как работает для податливого болта и жесткого болта:

Внешняя нагрузка сначала по большей части расходится не на болте, а на снижении усилия стягивания. И уже когда на соединяемые детали не приходит нагрузка, тогда она полностью расходуется на болте.

[hrenata 9]

1 час назад, Bonus сказал:

Нет, есть методика EN-1591, она сложная, но есть калькуляторы, например в CAESAR II. Есть простая методика подбора фланцев по EN13480, там внутреннее давление + внешние нагрузки. Но она очень простая и очень консервативная. Не учитывает работу прокладок и болтов и их совместной жесткости.

Разберитесь с графиком:

 

 

 

Почитайте про него в книжках. Здесь надо прикинуть жесткости элементов, как расходится усилие. Также посмотрите как работает для податливого болта и жесткого болта:

Внешняя нагрузка сначала по большей части расходится не на болте, а на снижении усилия стягивания. И уже когда на соединяемые детали не приходит нагрузка, тогда она полностью расходуется на болте.

Я это все понимаю. Я говорю про ситуацию, когда болт течёт. Я знаю, что усилие передаётся на болт полностью только когда стык раскрыт, до этого через коэффициент нагрузки, который определяется податливостями деталей системы болта и «корпуса». Суть не в этом. Есть затяжка и внешняя нагрузка (с коэффициентом разумеется) и в нагружённом режиме напряжения (от затяжки, от температурного расширения, от дополнительного усилия внешнего) превышают предел текучести в теле болта. Там происходит приращение длины болта без приращения напряжения (или эта зависимость нелинейна). Вы считаете это не вызывает потерю усилия затяжки  в теле болта, ведь болт вытягивается?  И опять же не подскажете в какой литературе это отражено, мне искренне интересно. 

[Bonus 70]

2 минуты назад, hrenata сказал:

Там происходит приращение длины болта без приращения напряжения (или эта зависимость нелинейна).  

То о чем вы пишете это модель материала билинейная идеально пластическая. Но таких в жизни нет, тем более для болтов которые подкалены. Это в "заборных" сталях типа Ст3 будет площадка текучести которую рисуют на лекции и обозначают СИГМА_Т. В действительности Вы берете даже не Т, а 0.2 и для материалов у которых 80% эта текучесть от временного. Т.е после СИГМЫ_0,2 не будет как таковой площадки текучести, а будет завал и пластические остаточные деформации. Т.е. в любом случае, по достижении СИГМА_0,2 дальнейшее нагружение будет все равно под сопротивлением.

[hrenata 9]

4 минуты назад, Bonus сказал:

То о чем вы пишете это модель материала билинейная идеально пластическая. Но таких в жизни нет, тем более для болтов которые подкалены. Это в "заборных" сталях типа Ст3 будет площадка текучести которую рисуют на лекции и обозначают СИГМА_Т. В действительности Вы берете даже не Т, а 0.2 и для материалов у которых 80% эта текучесть от временного. Т.е после СИГМЫ_0,2 не будет как таковой площадки текучести, а будет завал и пластические остаточные деформации. Т.е. в любом случае, по достижении СИГМА_0,2 дальнейшее нагружение будет все равно под сопротивлением.

Спс, теперь мне стало понятно о чем вы говорите.