01
螺栓受力分析
02
螺栓的過載斷裂分析
下圖，為某螺栓過載擰緊斷裂的圖片，螺栓在斷裂前有頸縮過程。
03
摩擦系數對斷裂角度的影響
螺栓擰緊的斷裂角度可以從螺栓屈服開始計算，至螺栓最終斷裂。螺絲君測試了某兩種不同摩擦系數狀態，其它參數相同螺栓，并過載擰至失效。
下圖為不同摩擦系數狀態螺栓擰緊至失效的裝配曲線。從測試曲線來看，高摩擦系數的扭矩明顯高于低摩擦系數的扭矩，同時高摩擦系數的斷裂角度相對較小。這個該如何理解呢？
因此，對于承受復合應力擰緊的螺栓，扭轉切應力較大的螺栓頸縮變形越小，伸長量越??；拉伸正應力較大的螺栓頸縮變形越大，伸長量越大。
根據公式5，為充分利用螺栓的強度，
當摩擦系數降低時，可以獲得更高的軸力。
根據計算，當摩擦系數在0.15時，螺栓屈服時的軸力為螺栓拉伸屈服強度的80%；當摩擦系數在0.3時，螺栓屈服時的軸力為螺栓拉伸屈服強度的60%。
有老鐵可能認為，上圖中兩種狀態的斷裂角度差異也不是很大。這個主要和螺栓應力狀態有關。
下圖，是螺絲君測試的另一個零件，高摩擦系數狀態零件和低摩擦系數狀態零件的斷裂角度相差一倍。
04
螺栓擰緊扭矩高的風險
通過以上分析，需要注意的是，螺栓擰緊過程中，扭矩較高時，要防止切應力太高，進而導致斷裂角度小，螺栓有斷裂風險。
因此，對于扭矩很高的擰緊，要對螺栓和連接副進行分析，不可輕易放寬監控窗口。
此外，摩擦系數高是導致扭矩高的原因之一，緊固件硬度高，螺紋里有異物，尺寸不合適等均可能導致擰緊扭矩高，這些影響因素會增加螺栓的切應力。
因此，當發現異常影響因素時，應及時整改，確保連接副的擰緊質量。
05
螺絲君經驗與總結
1）螺栓摩擦系數高會導致擰緊扭矩高，切應力也會較高。切應力越高，螺栓斷裂時頸縮越小，伸長量越小，斷裂角度則越小。