42CrMoA高强连接螺栓材料与断裂特征

段焱森，何建军，程庆阳，蒲 珉，舒忠虎，张世浩，罗光武

(1.国家能源集团龙源江永风力发电有限公司，长沙 410000；2.长沙理工大学 能源与动力工程学院，长沙 410114；3.西安中科启航测控技术有限公司，西安712000)

近年来，随着大容量风电装机的快速增长，风电机组的运行安全是风电技术研究的重要热点问题。叶片与轮毂连接的高强螺栓是风力机组的重要连接部件，在风机在长时间运转过程中的往复震动会承受复杂的交替变化载荷[1]，在交变载荷下容易发生疲劳损伤。风力机叶片结构复杂性和运行波动性导致载荷复杂交变，叶片的震动以及运转也会使得作用于螺栓表面力的作用点和方向是随时多变的，长时间交变载荷造成高频疲劳损伤。服役期间的螺栓发生疲劳损伤早期没有明显的宏观塑性变形[2]，难以通过外部检测发现，然而，疲劳损伤累积导致的突然断裂，可能导致严重的事故和巨大的经济损失[3-4]。因此，开展螺栓的高频疲劳损伤行为研究具有重要的工程应用价值。

由于风力发电的波动性，风机叶片高强连接螺栓在周期性运转过程中的载荷十分复杂。当前的螺栓断裂分析研究主要是事后分析，包括螺栓预紧力、装配方法、放松措施等现场工艺因素[5-6]，以及从断口分析、理化检验等材质因素[7-10]，这些研究主要集中在螺栓断裂后断面断裂特征和螺栓载荷模型等方面，采用的数据一般来自风机运行数据和整机参数，缺乏针对螺栓的疲劳实验设计；……