Fatigue strength of large diameters tension rods with metric cut thread

Abstract

<p>The present paper deals with the fatigue strength of large diameters tension rods with metric, cut thread of S460N steel grade. In total 36 fatigue tests equally categorised to 4 experimental series with two varying parameters (i) size diameter, M68 and M100, and (ii) surface treatment, hot-dip galvanized or as-rolled, were performed by the Institute of Structural Design at the Material Testing Institute of the University of Stuttgart. The tests conducted herein for rods of metric, cut threads validated the detail category 50 as well as its factor for size effect, while being slightly on the safe side.</p><p>Additionally, one specimen of M100 as-rolled tension rods, equipped with six miniature strain gauges placed on the thread root of the upper tension rod was tested up to 4,8 MN of quasi-static monotonic tension load- ing until complete failure. Strain concentration factors for the thread root of the M100 tension rod were calculated.</p>

Ermüdungsfestigkeit von Zugstäben mit Endgewinden

“…Bei der Versuchs reihe an den Zugstangen mit einem geschnittenen M48-Gewinde konnte im Mikroschliff eine deutliche Unterschreitung der Kernausrundung festgestellt werden (Bild 5). Nach DIN ISO 965-1 [25] ist ein Mindestradius R Min,M48 = 0,125 ⋅ P = 625 mm vorgesehen, wobei P die Bild 5 Ergebnisse von numerischen Berechnungen der Lebensdauer bei unterschiedlichen Ausrundungsradien im Kerbgrund bei einem Gewinde M48 [18] Results of numerical calculations of the fatigue life with different radii in the thread root of M48 [18] derung der Ermüdungsfestigkeit durch das Feuerverzinken, was zum Teil vom Verhalten der anderen Durchmesser abwich und dessen Ursache nicht ganz geklärt ist [18,19].…”

“…Durch diesen Versuchsaufbau wurde Biegung im Zugstab durch die Klemmung des hydraulischen Spannzeugs der Prüfmaschine vermieden. Bei den Gewindestangen M68 und M100 diente ein Spannschloss der Verbindung zweier Zugstäbe, die an ihren Enden vom Spannzeug eingeklemmt waren [19]. Für die M68‐ und M100‐Zugstäbe und die zugehörigen Spannschlösser wurde die Biegung durch Dehnungsmessstreifen kontrolliert.…”

“…Die Häufigkeitsverteilung der normierten Ergebnisse an geschnittenen und feuerverzinkten Gewinden zeigt im Vergleich zur Verteilungsfunktion teilweise eine unzureichende Passung. Für die Versuchsreihen mit feuerverzinkten M68‐ und M100‐Gewindestäben zeigte sich keine Abminderung der Ermüdungsfestigkeit durch das Feuerverzinken, was zum Teil vom Verhalten der anderen Durchmesser abwich und dessen Ursache nicht ganz geklärt ist [18, 19].…”

“…Im Vorhaben „Zyklische Bemessung von Zugstäben mit Endgewinden“ [18] sind umfangreiche Untersuchungen an Zugstäben verschiedener Herstellungsarten durchgeführt worden. Dabei wurden Stäbe mit Gewindenenndurchmessern M16, M48, M68 und M100 mit 214 Ermüdungsversuchen untersucht: Es wurden erhöhte Ermüdungsfestigkeiten für gerollte Zugstäbe festgestellt. Für Zugstäbe mit geschnittenen Gewinden konnte der Kerbfall 50 mit Größeneffekt für die großen untersuchten Durchmesser [19] bestätigt werden. …”