2024-12-No1-扣件技術新訊

余征諴博士 / 國立高雄科技大學 鍛造輥軋工程研究中心

各位【台灣扣件產業服務雲】會員先進們大家好，與您分享本期 #扣件技術新訊 (2024-12-No-1)：

#技術主題 : #環境交替溫度變化對螺栓軸向力之影響評估技術

為探討環境溫度變化(交替溫度)引起的螺栓鬆動問題，確保輸電塔的長期穩定性和安全運行，Gao 等人[1]利用溫控箱實驗與CAE分析模擬(ANSYS)，分析不同規格(M16、M20、M24)、強度等級(G6.8、G8.8)及緊固力矩(To 80、110、220、380 Nm / 1.5*To / 2.0*To)的螺栓，在每12小時進行一次0~25°C交替溫度、共6個循環的測試條件下，使用鋼製套筒包覆螺栓，並在套筒外部對稱安裝四個單向應變計，記錄套筒在交替溫度條件下的應變變化，再經過計算轉換為螺栓軸向力，以記錄其軸向力變化特性。
從研究結果知：

1. 交替溫度會引起螺栓與連接板之間的熱膨脹差異，溫度升高時，連接板的熱膨脹變形大於螺栓，導致螺栓軸力增加；當溫度降低時，連接板的收縮變形大於螺栓，導致螺栓軸力鬆弛和減小。

2. 交替溫度使螺栓軸向力呈交互變化，隨著循環次數的增加，軸向力持續衰減。

3. 初始緊固力矩越大、螺栓尺寸越大，交替溫度對軸向力的影響越顯著。

4. 在交替溫度條件下，螺栓軸向力在一個月內衰減高達3.46%，三個月後衰減至4.58%。

5. 溫差越大，軸向力下降越顯著；交替溫度下的衰減幅度明顯高於恆定溫度條件。

此技術論文探討環境溫度變化(交替溫度)對輸電塔螺栓軸向力衰減的影響，透過實驗與數值模擬，了解螺栓規格、初始緊固力矩與溫度差對軸向力變化的影響，並建立了CAE分析模型與計算評估方法。結果顯示，交替溫度條件下螺栓的軸向力衰減顯著快於恆定溫度，且隨循環次數增加而加劇，為實際工程中的螺栓設計、安裝與運維提供了科學依據。該研究有助於提高螺栓緊固可靠性，降低結構失效風險，並提出具體的檢修與緊固建議，以延長輸電塔的使用壽命。特別是在極端氣候條件下，此研究成果可為基礎設施的穩定運行提供實用參考，提升工程管理的效率與效益。

應用該技術，可協助產業透過『環境交替溫度變化對螺栓軸向力之影響評估技術』，建立『螺栓產品設計』之技術能量及相關研究開發之參考資料。

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#參考資料：

[1] Gao, F., Wang, L., Ren, Y., Huang, F., Fan, C., & Hu, H. (2024). The variation characteristics of axial force of bolts under alternating temperature. Results in Engineering, 103710, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590123024019534

[2] 台灣扣件產業服務雲, 扣件技術新訊, Vol. 2024-12-No1, https://www.tw-fastener.com/tfsc/knowledge/BLP_c682bd8b-0eb7-4e4b-bad7-204f9d234e8e

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Tag: #Fastener, #Bolt, #AxialForce, #Evaluation, #Screw.

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