紧固件疲劳检测

2026-01-15 16:40:14

作者：四维检测

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紧固件疲劳检测技术规范

一、疲劳检测的定义与核心重要性

紧固件疲劳检测，是评估螺栓、螺钉、螺柱等紧固件在交变载荷作用下，抵抗裂纹萌生与扩展直至发生断裂能力的专项试验。与仅考核静强度的拉伸试验不同，疲劳检测关注的是动态、长期服役条件下的耐久性与可靠性。

其核心重要性在于，工程中绝大多数紧固件的失效并非由于静载荷过大，而是源于长期承受低于其屈服极限的循环应力所引发的疲劳断裂。这种断裂通常无明显塑性变形预兆，具有突然性和危险性。因此，对于应用在航空航天、风电叶片、汽车底盘、轨道交通、重型机械等承受振动、波动载荷的关键连接部位，疲劳性能是强制性考核指标，直接关系到整个结构系统的安全寿命。

二、主要检测项目与方法

第三方检测机构依据标准，主要提供以下几类疲劳检测服务：

轴向力控制疲劳试验（S-N曲线测试）
- 目的：测定紧固件在给定应力比（R值，通常为R=0.1或R=-1）下的应力-寿命曲线（S-N曲线），确定其在不同应力水平下的循环寿命（N）。
- 方法：试样在液压伺服疲劳试验机上承受轴向拉-拉或拉-压循环载荷，载荷幅值恒定或按程序变化，直至试样断裂或达到指定循环基数（如10^7次）而不断裂（视为“疲劳极限”）。
- 关键输出：S-N曲线图、条件疲劳极限、指定应力下的中值寿命。
断裂力学试验（裂纹扩展速率测试）
- 目的：适用于已存在缺陷或裂纹萌生后的情况，测定材料的裂纹扩展速率（da/dN）与应力强度因子幅值（ΔK）的关系曲线。
- 方法：使用预裂纹的紧凑拉伸（CT）或中心裂纹拉伸（CCT）试样，在疲劳试验机上进行恒幅载荷循环，定期测量裂纹长度，计算da/dN。
- 关键输出：da/dN-ΔK关系曲线、Paris公式参数（C, m），用于评估带伤紧固件的剩余寿命。
紧固组件实物模拟疲劳试验
- 目的：在模拟实际工况（包括夹紧力、被连接件刚度、偏心载荷等）下，评估包括螺栓、螺母、垫圈在内的整个连接副的疲劳性能。
- 方法：使用专用夹具，在疲劳试验机上对装配好的连接副施加横向剪切载荷或轴向交变载荷，考核螺纹部分、杆部或头杆结合处的疲劳强度。
- 关键输出：连接副的疲劳寿命或疲劳极限载荷。
疲劳失效分析
- 目的：对已发生疲劳失效的紧固件进行“诊断”，确定失效原因。
- 方法：通过宏观断口分析、扫描电镜（SEM）微观观察、能谱分析（EDS）等手段，识别疲劳源（如表面缺陷、脱碳、腐蚀坑）、疲劳扩展区的辉纹特征及瞬断区形貌。
- 关键输出：失效分析报告，明确失效模式、起源及诱因，提出改进建议。