螺栓連接中先松的螺栓，更不容易斷？

最近看到一篇文章，從實際案例及分析結(jié)果加以論證，來顛覆大家對“螺栓松動誰先斷裂”的基本認知。

在回答這個問題之前，首先要搞清楚松的程度和螺栓組承受什么樣的載荷，才能判斷先松的螺栓會不會先斷。

下面，分三種情況進行討論。

如果是僅承受靜載荷

先松的那顆螺栓是不會先斷的，螺栓松了，說明預(yù)緊力變小了，或預(yù)緊力為零了，預(yù)緊力越小，在外載荷作用下螺栓綜合工作應(yīng)力越小，工作應(yīng)力最小的螺栓在靜載荷工況下，當(dāng)然不會先斷。現(xiàn)以法蘭連接的中的螺栓連接為例，看看如果有一個螺栓松了，螺栓的受力情況會怎樣，

如下法蘭由8個M16的10.9級螺栓連接，螺栓編號如下：

正常情況下，螺栓是施加了同樣的預(yù)緊力的，假定螺栓的預(yù)緊力為98KN，如果有一個螺栓松了，說明預(yù)緊力降低了，或者沒有預(yù)緊力了，這里把螺栓1的預(yù)緊力設(shè)為30KN，比其他螺栓的預(yù)緊力少了68KN，在法蘭承受600KN拉力時，看看螺栓的受力有什么不同；

螺栓的受力情況如下表所示；

有分析結(jié)果可知，由于螺栓1的松弛，改變了所有螺栓的受力分布，松弛的螺栓承受的拉力小了，而緊鄰松弛螺栓的兩顆螺栓（2號和8號螺栓）承受的拉力變大，拉力大也就意味著內(nèi)應(yīng)力比較大，如果載荷繼續(xù)增加，這兩個螺栓會先斷。

二、如果螺栓組承受疲勞載荷

螺栓完全松了（即沒有預(yù)緊力了），即使在外載荷作用下，螺栓也不會受力，它緊鄰的螺栓承擔(dān)了它該承受的力，因此先松的螺栓不會先斷，它鄰近的螺栓可能先斷。還以法蘭連接為例，一個螺栓完全松弛了，即預(yù)緊力為零了，其他螺栓預(yù)緊力還為98KN，

從以上結(jié)果可以看到，完全松弛的螺栓在法蘭連接承受外載荷時，也不承受拉力，即拉力為零。當(dāng)法蘭承受0至600KN的交變載荷時，每個螺栓的拉力變化范圍為：

由螺栓的疲勞特性可知，螺栓的應(yīng)力變化范圍越大，發(fā)生疲勞斷裂越早。及疲勞壽命越短。因此，完全松弛的螺栓兩側(cè)緊鄰的兩顆螺栓最先發(fā)生疲勞斷裂，而完全松弛的螺栓不會斷裂。

三、如果螺栓僅是預(yù)緊力降低了

那么在疲勞載荷作用下，他的綜合應(yīng)力變化范圍就會變大，疲勞壽命就會比設(shè)計壽命降低，可能先發(fā)生疲勞斷裂。

假定螺栓的預(yù)緊力為98KN，如果有一個螺栓松了，說明預(yù)緊力降低了，或者沒有預(yù)緊力了，這里把螺栓1的預(yù)緊力設(shè)為30KN，比其他螺栓的預(yù)緊力少了68KN，在法蘭承受0至600KN交變拉力時，計算螺栓的受力及拉力變化范圍：

從上表計算結(jié)果可以看出，未完全松弛螺栓和他緊鄰的兩顆螺栓的受力變化范圍比較大，因此未完全松弛的螺栓和兩側(cè)緊鄰的兩顆螺栓最先發(fā)生疲勞斷裂。