看到這樣一個問題:“螺栓連接中先松的那個螺栓反而更不易斷”你知道為什么嗎?

       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。分三種情況討論。

       1、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,螺栓編號如下圖所示:


       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。

       2、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)緊鄰的兩顆螺栓會先發(fā)生疲勞斷裂,而完全松弛的螺栓不會斷裂。

       3、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,如下表所示:


       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)緊鄰的兩顆螺栓會先發(fā)生疲勞斷裂。

       從以上三點分析中,我們可以知道為什么螺栓連接中,先松的那個螺栓反而更不容易斷了。因為松的螺栓承受力會大大減少,從使得緊挨著的螺栓的受力加大,這樣其他的螺栓因為受力大而疲勞斷裂,反而先松的螺栓會斷裂的更晚些。