(Última atualização em: 29 de março de 2023)

Quem quebra primeiro quando um parafuso se solta é um tópico altamente debatido. Em cognição geral, o parafuso que é afrouxado primeiro não quebrará. Porque os parafusos que se soltam primeiro estão sujeitos a menos força do que aqueles que são apertados. Mas este é realmente o caso? Neste artigo, o TorcStark subverterá a cognição de todos com base nos resultados da análise do caso.

Em primeiro lugar, é necessário saber o grau de frouxidão e que tipo de carga o grupo de parafusos suporta, para julgar se o primeiro parafuso solto quebrará primeiro.

Três situações são discutidas abaixo.

1. Se estiver sujeito apenas a carga estática

O parafuso que for afrouxado primeiro não quebrará primeiro. Se o parafuso estiver solto, significa que a força de pré-aperto torna-se menor ou a força de pré-aperto é zero. Quanto menor a força de pré-aperto, menor a tensão de trabalho abrangente do parafuso sob a ação da carga externa. O parafuso com a menor tensão de trabalho não quebrará primeiro sob a condição de carga estática.

Agora pegue a conexão do parafuso na conexão do flange como um exemplo para ver o que acontece com a tensão do parafuso se um parafuso estiver solto.

8 parafusos M16 grau 10.9 conectam os seguintes flanges e os números dos parafusos são os seguintes:

Em circunstâncias normais, a mesma pré-carga é aplicada aos parafusos. Supondo que a força de pré-aperto dos parafusos seja de 98KN, se um parafuso estiver solto, isso significa que a força de pré-aperto é reduzida ou não há força de pré-aperto. Aqui, a força de pré-aperto do parafuso 1 é definida como 30KN, que é 68KN menor que a força de pré-aperto de outros parafusos. Quando o flange suporta tensão de 600KN, veja a diferença na força dos parafusos.

A tensão dos parafusos é mostrada na tabela abaixo:

Modeloparafuso de pré-tensão
Condição de contornoParafuso Pretension 1Parafuso Pretension 2Parafuso Pretension 3Parafuso Pretension 4Parafuso Pretension 5Pré-tensão do Parafuso 6Pré-tensão do Parafuso 7Parafuso Pretension 8
Carga de trabalho68706 N1.2644e+005 N1.2174e+005 N1.2004e+005 N1.1943e+005 N1.2004e+005 N1.2117e+005 N1.2644e+005 N

Pode-se ver pelos resultados da análise que a distribuição de tensão de todos os parafusos é alterada devido ao relaxamento do parafuso 1. O parafuso solto recebe menos tensão e os dois parafusos imediatamente adjacentes ao parafuso solto (números 2 e 8) sofrem mais tensão. Uma grande força de tração significa que a tensão interna é relativamente grande. Se a carga continuar a aumentar, os dois parafusos quebrarão primeiro.

2. Se o grupo de parafusos estiver sujeito a cargas de fadiga

O parafuso está totalmente solto (ou seja, não há força de pré-aperto) e, mesmo sob a ação de carga externa, o parafuso não será tensionado. O parafuso próximo a ele suporta a força que deveria suportar, então o parafuso que é afrouxado primeiro não quebrará primeiro, e o parafuso adjacente a ele pode quebrar primeiro. Tomando como exemplo a conexão do flange, um parafuso está totalmente solto, ou seja, a força de pré-aperto é zero, e a força de pré-aperto dos outros parafusos ainda é de 98KN.

Modeloparafuso de pré-tensão
Condição de contornoParafuso Pretension 1Parafuso Pretension 2Parafuso Pretension 3Parafuso Pretension 4Parafuso Pretension 5Pré-tensão do Parafuso 6Pré-tensão do Parafuso 7Parafuso Pretension 8
Carga de trabalho0 N1.4879e+005 N1.2534e+005 N1.2025e+005 N1.1918e+005 N1.2026e+005 N1.2534e+005 N1.4877e+005 N

Pelos resultados acima, pode-se observar que quando a ligação do flange é submetida a cargas externas, os parafusos completamente soltos não suportam tração, ou seja, a tração é zero. Quando o flange é submetido a cargas alternadas de 0 a 600KN, a faixa de variação da tensão de cada parafuso é:

Parafuso 1Parafuso 2Parafuso 3Parafuso 4Parafuso 5Parafuso 6Parafuso 7Parafuso 8
Pretensão KN098989898989898
Força do parafuso KN0148125120119120125148
Faixa de força KN050272221222750

A partir das características de fadiga dos parafusos, pode-se observar que quanto maior a faixa de variação de tensão dos parafusos, mais cedo ocorre a fratura por fadiga e menor a vida à fadiga.

Portanto, os dois parafusos adjacentes em ambos os lados do parafuso totalmente solto são os primeiros a sofrer fratura por fadiga, enquanto o parafuso totalmente solto não quebrará.

3. Se o parafuso for reduzido apenas na pré-carga

Então, sob a ação da carga de fadiga, sua faixa de tensão abrangente se tornará maior, a vida de fadiga será menor do que a vida de projeto e a fratura de fadiga pode ocorrer primeiro.

Supondo que a força de pré-aperto dos parafusos seja de 98KN, se um parafuso estiver solto, isso significa que a força de pré-aperto é reduzida ou não há força de pré-aperto. Aqui, a força de pré-aperto do parafuso 1 é definida como 30KN, que é 68KN menor que a força de pré-aperto de outros parafusos. Quando o flange for submetido a uma tensão alternada de 0 a 600KN, calcule a faixa de variação de tensão e tensão dos parafusos:

Modeloparafuso de pré-tensão
Condição de contornoParafuso Pretension 1Parafuso Pretension 2Parafuso Pretension 3Parafuso Pretension 4Parafuso Pretension 5Pré-tensão do Parafuso 6Pré-tensão do Parafuso 7Parafuso Pretension 8
Carga de trabalho68706 N1.2644e+005 N1.2174e+005 N1.2004e+005 N1.1943e+005 N1.2004e+005 N1.2117e+005 N1.2644e+005 N
Parafuso 1Parafuso 2Parafuso 3Parafuso 4Parafuso 5Parafuso 6Parafuso 7Parafuso 8
Pretensão KN3098989898989898
Força do parafuso KN68126121120119120121126
Faixa de força KN3828232221222328

A partir dos resultados do cálculo na tabela acima, pode-se ver que a faixa de variação de força do parafuso parcialmente afrouxado e seus dois parafusos adjacentes é relativamente grande, então o parafuso parcialmente relaxado e os dois parafusos adjacentes em ambos os lados são os primeiros a sofrer fratura por fadiga.

Resumindo

Por meio da aplicação real e da análise de dados, deve-se julgar se o primeiro parafuso solto quebra primeiro, de acordo com a situação real. Sob diferentes circunstâncias, um parafuso solto estará sujeito a diferentes forças com diferentes resultados. Aqui está o TorcStark para a solução de aparafusamento perfeita. Se você tiver alguma dúvida sobre parafusos, entre em contato conosco, a TorcStark fornecerá soluções gratuitamente.