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螺栓拉伸與扭轉(zhuǎn)應(yīng)力有什么關(guān)聯(lián)
在拉應(yīng)力作用下，螺栓任意一點(diǎn)的拉應(yīng)力σ1為軸向，壓應(yīng)力σ3垂直于軸向拉應(yīng)力。 比較大剪切力 τmax 與軸向成 45°，如圖 10-1(a) 所示。
當(dāng)螺栓為桿徑小于螺紋底徑的彈性螺栓或螺紋底徑小于桿徑的普通螺栓時(shí)，彈性螺栓的細(xì)桿徑與普通螺栓的螺紋底徑為 危險(xiǎn)斷面，危險(xiǎn)斷面的軸向拉應(yīng)力比較大。 無(wú)缺陷螺栓的斷裂首先發(fā)生在靠近螺栓芯部的危險(xiǎn)部分，并擴(kuò)展到外表面。 斷裂前，塑料材料螺栓的變形和收縮較大； 脆性材料螺栓的變形收縮率小。
當(dāng)螺栓在安裝或使用過(guò)程中發(fā)生過(guò)載塑性斷裂時(shí)，拉伸載荷產(chǎn)生的剪應(yīng)力使螺栓在斷裂前發(fā)生較大變形，比較終發(fā)生頸縮斷裂。 裂紋沿比較大剪應(yīng)力方向在頸縮截面的中心成核。 并展開(kāi)，螺栓軸線(xiàn)約45°。 宏觀(guān)斷口有明顯的剪切唇，頸縮明顯。 工程上用面積的減少來(lái)表示材料的可塑性。 面積減少得越大，可塑性越好。
對(duì)于脆性斷裂螺栓，單向拉伸過(guò)載引起斷裂，截面一般與拉伸方向垂直，伴有少量變形斷裂，截面收縮率很小。
(2)塑性斷裂和脆性斷裂螺栓的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分析
當(dāng)螺栓承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力載荷時(shí)，螺栓的每一點(diǎn)都處于純剪應(yīng)力狀態(tài)，螺栓危險(xiǎn)截面圓周上的任意一點(diǎn)受到的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力比較大，如圖所示。
螺栓扭轉(zhuǎn)變形后斷裂時(shí)，斷裂前剪切應(yīng)力引起的塑性變形在扭轉(zhuǎn)應(yīng)力作用下宏觀(guān)不明顯，斷裂后斷裂平齊。 單扭過(guò)載斷裂常發(fā)生在垂直軸的危險(xiǎn)截面上。 斷裂源在危險(xiǎn)斷面表面，比較終斷裂帶在中心。 如果在扭轉(zhuǎn)過(guò)程中仍然施加彎曲應(yīng)力，則比較終斷裂區(qū)會(huì)偏離中心。
螺栓脆性斷裂時(shí)，危險(xiǎn)段應(yīng)力比較大。 斷裂的源頭是在危險(xiǎn)斷面的表面或內(nèi)部缺陷處產(chǎn)生和擴(kuò)展。 斷口呈結(jié)晶狀，沿晶粒常有二次裂紋。
在螺紋緊固連接中，外螺紋承受的力為拉應(yīng)力（軸向力），被緊固部件承受的力為壓縮力，這兩種力互為反作用力。 這兩種力與外螺紋和內(nèi)螺紋的緊固支撐面以及螺紋與接觸面的摩擦阻力共同作用，共同作用于防止螺紋松動(dòng)。 無(wú)論是擰螺栓還是擰螺母，都可以達(dá)到擰緊的目的。
