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在風(fēng)電塔筒、高鐵轉(zhuǎn)向架、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上，一根看似普通的螺栓斷裂，往往意味著上百萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)損失甚至安全事故。奇怪的是，這些螺栓大多不是因?yàn)橐淮?/span>“用力過(guò)猛”而拉斷，而是在遠(yuǎn)低于其抗拉強(qiáng)度的交變載荷下，悄無(wú)聲息地“疲勞”開(kāi)裂。于是工程師們提出一個(gè)反直覺(jué)的解決方案：把螺栓再擰緊一點(diǎn)。擰緊——這個(gè)看似增加受力的動(dòng)作，為什么反而能讓螺栓活得更久？答案藏在“交變應(yīng)力幅”這五個(gè)字里。

首先我們要知道影響螺栓疲勞壽命的因素有哪些？材料疲勞強(qiáng)度、螺栓受的交變應(yīng)力幅值、平均應(yīng)力、應(yīng)力循環(huán)的頻率。對(duì)于相同的特定的應(yīng)用場(chǎng)合，在不改變螺栓規(guī)格的情況下，要想延長(zhǎng)螺栓的疲勞壽命，只能是降低交變應(yīng)力幅值或者降低平均應(yīng)力。

應(yīng)力幅越大，螺栓材料內(nèi)部越容易萌生裂紋并擴(kuò)展，疲勞壽命就越短，而足夠大的預(yù)緊力能夠使被連接件始終處于壓緊狀態(tài)，由于螺栓預(yù)緊力足夠大，當(dāng)連接面間承受壓力，當(dāng)工件受拉力時(shí)，工件連接面間的壓力開(kāi)始減小，當(dāng)拉力達(dá)到一定程度時(shí)，連接面間壓力為零，并開(kāi)始相互分離，在此之前螺栓力變化緩慢，此后拉力、螺栓力、撬力形成杠桿平衡力系，螺栓力隨著外力的增加而成比例的增加，從而縮小螺栓承受的載荷及交變應(yīng)力幅，實(shí)現(xiàn)疲勞壽命的提升。

但也并非越緊越好，過(guò)緊可能導(dǎo)致螺栓屈服斷裂或工件過(guò)度變形，需根據(jù)工藝要求控制在合理范圍。

為了很好地減低螺栓力變化范圍，在設(shè)計(jì)中經(jīng)常要保證螺栓連接處在承受外載荷時(shí)不會(huì)分離。同時(shí)為了保證螺栓在極限載荷情況下，螺栓不至于被拉斷，螺栓預(yù)緊力不能大于某一特定值，合理的設(shè)計(jì)螺栓的預(yù)緊力，可以使螺栓的材料可利用率最大化。