论文总字数：22890字

摘 要

随着国家的日益强盛，化工产业也在稳步且快速的发展之中，超高压压缩机过去作为发达国家的垄断技术，如今也已经较广泛的投入化工工厂的生产活动之中，但随之而来可能会出现一些生产安全和检修维护等方面的一些问题，这些问题可能会导致经济财产的损失或使工作人员的生命安全受到威胁，因此不能忽视。本论文针对超高压压缩机高压侧气缸—缸盖高强度联接螺栓的疲劳强度和寿命两个方面展开研究，并以实际气缸联接所使用得高强度螺栓作为标准设计试样，并对进行材料得拉伸性能试验与低周疲劳试验，为实际在工厂生产中高压压缩机气缸的检修以及联接螺栓更换周期的确定提供依据，从而提高运行的安全性和可靠性。主要研究内容如下：

1. 通过现场调研了解压缩机的实际工作条件，收集相关资料，对压缩机气缸、缸盖、联接螺栓等部件的尺寸进行测量并绘制，以此设计出拉伸试验与疲劳试验的试样。根据压缩机的吸气压力与排气压力，以一般活塞式压缩机的工作原理作为参照，确定气缸的压力载荷图谱。
2. 对拉伸试样在室温下进行材料拉伸性能试验，获得螺栓材料的相关力学性能参数，绘制出真应力-应变曲线。
3. 使用疲劳试验机对疲劳试样进行应变控制下的低周疲劳试验，绘制应力应变迟滞回线，为后续综合高周疲劳试验数据拟合得到材料的总应变-寿命方程提供基础。

关键词： 超高压压缩机 联接螺栓 拉伸试验 疲劳试验

Fatigue life analysis of connecting bolts for super high pressure compressor cylinder block

Abstract

The national chemical industry of our country is developing quickly because of the strong strength of the nation, the ultra high pressure compressor has been widely used in the production activities of factories. The safety and maintenance problems that come with it cannot be ignored. In this paper, the fatigue strength and life of the high-strength connecting bolts of the cylinder head - cylinder head of the high pressure compressor are studied, and the high-strength bolts for the actual cylinder connection are adopted as the standards. The tensile test and low cycle fatigue test were carried out to provide basis for the maintenance of cylinder and the change cycle of connecting bolts in the production of high pressure compressor, so as to improve the safety and reliability of operation. The main contents are as follows:

1. Through investigation and understanding of the actual working conditions of the compressor, collect relevant information and measure the size of the components of the cylinder, cylinder head and connecting bolts of the compressor, and design the experimental samples. In the light of the suction and exhaust pressure of the simple compressor, the cylinder pressure load atlas can be obtained.
2. Carry on the tensile tests of tensile specimens at room temperature, and the mechanical properties of the materials can be obtained.
3. Used the fatigue test machine to perform the low cycle fatigue test under stress control for the fatigue specimen, get the hysteresis loop and prepare for the total strain life equation of the material which can be got after finishing the high cycle fatigue test .

Key words: ultra high pressure compressor; connecting bolts; tensile test; fatigue test

目 录

摘 要 I

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究意义 2

1.2 关于螺栓失效的研究现状 3

1.2.1 螺栓联接的主要失效形式 3

1.2.2 螺栓疲劳破坏的过程 3

1.2.3 螺栓疲劳实验 4

1.3 本文主要研究内容 5

1.3.1 研究目标 5

1.3.2 研究方法 5

1.3.3 实验内容 5

第二章 疲劳试验机简介 7

2.1 疲劳试验机的应用 7

2.2 疲劳试验机的分类与工作原理 7

2.3 疲劳试验机的发展 8

第三章 拉伸试验 9

3.1 拉伸式样的设计 9

3.2 试验过程 9

3.3 实验数据 11

3.4 数据的处理 12

3.4.1 式样的真应力与真应变计算 12

3.4.2 真应力-真应变曲线图的分析 15

第四章 低周疲劳试验 19

4.1 疲劳式样的设计 19

4.2 试验过程与实验参数 19

4.3 数据处理方法 22

第五章 经济性核算 25

第六章 结论与展望 27

6.1 结论 27

6.2 展望 28

参考文献 31

致谢 33

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