Структурные высокопрочные заклёпки обладают преимуществами стабильного предварительного натяжения, отличной противооткручивающей способностью, высокой устойчивостью к усталости и задержанному разрушению. Они потенциально могут заменить высокопрочные болты, используемые в фланцевых кольцевых соединениях башен ветряных электростанций, однако усталостные характеристики заклёпок во фланцах требуют дальнейших исследований. Для фланцевых кольцевых соединений с использованием структурных высокопрочных заклёпок проведены сравнительные модели испытаний на усталость и детальный численный анализ с целью изучения характеристик усталости и механизмов деградации. Исходя из особенностей передачи нагрузки кольцевого фланца и на основе статических испытаний на растяжение проведены испытания на усталость 12 образцов, включающих по 6 образцов с высокопрочными болтами и высокопрочными заклёпками; с использованием оценки усталости по методу SWT на основе локальных деформаций выполнен детальный многошкальный конечно-элементный анализ. Результаты показывают, что усталостный отказ в обоих типах образцов преимущественно наблюдается в первом витке резьбы; при 2 миллионах циклов нагружения средняя эквивалентная усталостная прочность заклёпок составляла 68,9 МПа, что на 32,2% выше, чем у высокопрочных болтов с 52,1 МПа; благодаря более плавной резьбе между заклёпкой и втулкой и большему контактному пространству между внутренней и наружной резьбой снижается концентрация напряжений у основания резьбы, что улучшает сопротивление усталости. При проведении расчётов усталости для фланцевых кольцевых соединений со структурными высокопрочными заклёпками уровень усталостной прочности заклёпок может приниматься равным FAT 56 с константой показателя m=3.

Ветряные башни;Кольцевые фланцевые соединения;Структурные высокопрочные заклёпки;Высокопрочные болты;Усталостные характеристики;Модельные испытания;Численный анализ