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소성역체결 볼트의 체결력과 마찰계수에 관한 연구
Study on the Clamping Force and the Friction Coefficient in a Bolt tightened up to the Plastic Range

손승요    (아주대학교 기계공학과   ); 신근하    (아주대학교 생산자동화공학과  );
  • 초록

    강도활용을 극대화한 볼트의 소성역체결시 볼트의 항복은 볼트에 발생한 인장응력과 너트 나사산과의 접촉면에서 오는 마찰토오크에 의한 전단응력과의 조합에 의한 영향을 받는다. 볼트는 최소단면적인 나사부중 너트와 물리지 않은 여우나사부에서 먼저 항복을 일으킨다. 볼트재료는 대체로 항복과 더불어 소성경화를 보이며 그 정도는 고강도재료에서 인장강도의 10%정도이다. 본 연구에서는 소성역체결시의 거동해석을 변형도증분이론에 의거 해석하였다. 항복은 최소단명이 원통의 표면에서 시작되며 이를 두께가 얇은 원통으로 취급하였다. 항복의 전파는 이들 얇은 원통이 체결이 진행됨에 따라 순차적으로 항복에 이르는 것으로 보고 이 얇은 원통들을 항복시키는데 필요한 축력과 토오크를 합하여 체결종료시의 볼트축력과 (나사면마찰) 토오크로 하였다. M10미터 가는 나사를 계산과 실험에 사용하였다. 축력과 마찰토오크의 마찰계수에 대한 변화관계를 보여주는 그래프와 더불어 실험에서 사용한 볼트의 설계보조 선도를 제시하였다. 이 설계보조용 선도는 실험실에서 얻어진 토오크계수와 마찰계수와의 관계를 그린 것으로 윤활, 포면처리등 현장조건에 따라 달라진 마찰계수를 적절히 취급하는데 효과적으로 활용이 가능하다.


    When a bolt is tightened up to the range of plastic deformation, yielding may be governed by the combined stresses due to the axial force developed in the bolt and the frictional torque induced on the thread by the contact with the nut. Consideration is taken account of the fact that the unengaged portion of the thread has least sectional area, being subject to initial yielding. Once yielding has taken place some strain hardening effect may result. Incremental stress-strain relations are used to treat the continued yielding, which is equivalent to treat continued yielding as if summing up the effects of thin walled cylinders subject to plastic deformation. M10 bolts of fine threads are used for both computational and experimental purposes. Variation of axial forces and frictional torques vs. the frictional coefficients are presented together with other plots showing some characterist of bolt under plastic deformation. Finally, a design and control aid for the tightening(i.e., kind of nomograph) is presented, showing the relationships among the torque factor and frictional coefficients for that particular bolt used in the experiment.


  • 참고문헌 (7)

    1. ねじ締結ガイドブシク-締結編- , 日本ねじ硏究協會 , 日本ねじ硏究協會 / v.,pp.,
    2. 塑性城締結におけるねじ締結體の擧動-降伏軸力の推定の際のねじ部の假想直徑 , 십裕一;丸山一男 , JSPE / v.58,pp.1227,
    3. 塑性城締結におけるねじ締結體の擧動-最大負荷力につぃて , 십裕一;鈴本雅博;武藤治;丸山一男 , JSPE / v.58,pp.1747,
    4. 塑性城締結におけるねじ締結體の擧動-締付け停止時のねじ部トルクの影響 , 십裕一;丸山一男 , JSPE / v.56,pp.503,
    5. 塑性城 ねじ締結の特性-締付軸力のばらつきと耐疲勞性 , 大嬌宣俊;萩原正彌;吉本勇 , JSPE / v.51,pp.1389,
    6. 塑性城締結におけるねじ締結體の擧動-ひずみ增分理論による解析 , 십裕一;吉田總仁;丸山一男 , JSPE / v.54,pp.189,
    7. 塑性城ねじ締結の特性 , 秋原正彌;大嬌宣俊;吉本勇 , JSPE / v.52,pp.1972,

 저자의 다른 논문

  • 손승요 (7)

    1. 1983 "현수교(懸垂橋)의 비틀림진동(振動)에 관한 연구(硏究)" 대한토목학회논문집 3 (3): 27~37    
    2. 1985 "구조물(構造物)의 신뢰성(信賴性)에 관한 소고(小考) -원형단면의 인장재를 중심으로-" 대한토목학회논문집 5 (2): 51~57    
    3. 1987 "신뢰성 이론에 의한 하중 및 저항계수 설계" 대한토목학회논문집 7 (4): 1~12    
    4. 1988 "제2계 2차모멘트/신뢰성조건 조합방법에 의한 부분안전계수" 전산 구조 공학 = Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 1 (1): 79~85    
    5. 1993 "고장력 Torque-Shear 볼트접합과 시공품질의 관리" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 5 (4): 34~42    
    6. 1994 "TS볼트체결에서 체결력, 토오크계수 및 품질관리에 관한 연구" 韓國鋼構造學會誌 = Magazine and journal of Korean Society of Steel Construction 6 (3): 117~125    
    7. 2000 "고장력 볼트세트의 자리면형상과 토크계수에 관한 연구" 韓國鋼構造學會 論文集 = Journal of Korean Society of Steel Construction 12 (2): 143~150    
  • 신근하 (13)

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