为什么螺栓拧紧后能提高螺栓的疲劳寿命

我们都知道重要螺栓连接处，螺栓是需要拧紧的，并且这种拧紧是有量化评价指标的，即拧紧扭矩（或者转角等），不同螺栓在不同应用场合，拧紧扭矩是不一样的，即使是同一规格的螺栓，不同的厂家、精度、润滑涂层，需要施加的螺栓拧紧扭矩也是不一样的，因为在螺栓设计时，我们想得到的是螺栓的预紧力，拧紧螺栓只是实现螺栓预紧的方法之一，施加预紧力一个重要的目的就是提高螺栓的疲劳寿命。

为什么加了预紧力之后就会提高螺栓的疲劳寿命呢？

首先了解一下影响螺栓疲劳寿命的因素有哪些？材料疲劳强度、螺栓受的交变应力幅值、平均应力、应力循环的频率。对于相同的特定的应用场合，在不改变螺栓规格的情况下，要想延长螺栓的疲劳寿命，只能是降低交变应力幅值或者降低平均应力。

再看看螺栓分别在拧紧和非拧紧情况下，承受相同的外载荷时，螺栓力分别是多少。

1. 当螺栓没有施加预紧力时（仅仅各连接面贴实）

这种工况下，由于螺栓预紧力很小，当工件受拉力时，工件连接面相互分离，拉力、螺栓力、撬力形成杠杆平衡力系，螺栓力随着外力的增加而成比例的增加。

这种情况下拉力和螺栓力的对应关系如图2-曲线2.

螺栓力随着外力的增加而上升明显。

1. 当螺栓施加预紧力时

这种工况下，由于螺栓预紧力足够大，当连接面间承受压力，当工件受拉力时，工件连接面间的压力开始减小，当拉力达到一定程度时，连接面间压力为零，并开始相互分离，在此之前螺栓力变化缓慢，此后拉力、螺栓力、撬力形成杠杆平衡力系，螺栓力随着外力的增加而成比例的增加。这种情况下拉力和螺栓力的对应关系如图2-曲线1.

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从图上可以看出，当螺栓连接承受0到T的交变载荷时，如果螺栓没有拧紧，螺栓力变化范围会很大，而当螺栓按照设计扭矩拧紧后，螺栓连接在同样的0到T交变载荷作用下时，螺栓力变化范围相对要小很多，螺栓力变化范围对螺栓的疲劳寿命影响很大，螺栓应力变化范围越小，疲劳寿命越长，而为了很好地减低螺栓力变化范围，在设计中经常要保证螺栓连接处在承受外载荷时不会分离。

同时为了保证螺栓在极限载荷情况下，螺栓不至于被拉断，螺栓预紧力不能大于某一特定值，合理的设计螺栓的预紧力，可以使螺栓的材料可利用率最大化。