了解螺栓拉伸与扭转应力之间的关联

螺栓拉伸与扭转应力之间的关联可以从以下几个方面进行解释：

1、应力类型：

拉伸应力：螺栓在连接工件时，主要承受的应力是拉伸应力。这种应力是由于工件的拉伸力使螺栓受到的内部应力。拉伸应力的大小与螺栓的预紧力有关，预紧力越大，拉伸应力也越大。

扭转应力：当螺栓受到负载时，它会扭曲并受到一定的扭转应力。扭转应力实际上是一种剪切应力，由螺栓的扭转弯曲形成。

2、应力分布：

在拉应力作用下，螺栓任意一点的拉应力σ1为轴向，压应力σ3垂直于轴向拉应力。剪切力τmax与轴向成45°。对于无缺陷螺栓，断裂通常首先发生在靠近螺栓芯部的危险部分，并扩展到外表面。

当螺栓承受扭转应力载荷时，螺栓的每一点都处于纯剪应力状态。螺栓危险截面圆周上的任意一点受到的扭转应力比较大。

3、断裂机制：

拉伸载荷产生的剪应力可能使螺栓在断裂前发生较大变形，最终发生颈缩断裂。裂纹沿比较大剪应力方向在颈缩截面的中心成核并展开，螺栓轴线约45°。

螺栓扭转变形后断裂时，断裂前剪切应力引起的塑性变形在扭转应力作用下宏观不明显，断裂后断裂平齐。

4、预紧力与扭力的关系：

螺栓拧紧后，会因为预载荷而受到拉伸应力，同时也会因为螺纹摩擦而受到扭转应力。扭力产生剪切应力，它垂直于螺栓的圆形截面半径。

扭力可增加螺栓所受的总应力，可能使其在一个低于预期的预载荷之处破裂。扭转应力越大，可引入的拉伸应力越小。

5、设计考虑：

在设计螺栓连接时，需要同时考虑拉力和扭力，以确保螺栓在不屈服的前提下承受最大的轴向载荷。

可以通过调整扭力在总应力中的比例（如15%）来考虑螺纹摩擦的影响，这个比例可以根据实际情况（如润滑情况、环境条件等）进行调整。

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