七、失效分析、計算準則軸向、橫向載荷——無論受何種形式；受軸向載荷：斷裂、塑性變形受橫向載荷：剪斷、壓潰斷裂剪斷壓潰失效計算準則對單個螺栓聯(lián)接而言，其受力的形式不外乎是受軸向力或受橫向力。

對于受拉螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿螺紋部分發(fā)生斷裂，因而其設(shè)計準則是保證螺栓的靜力拉伸強度；對于受剪螺栓，其主要破壞形式是螺栓桿和孔壁間壓潰或螺栓桿被剪斷，其設(shè)計準則是保證聯(lián)接的擠壓強度和螺栓的剪切強度。八、單個螺栓的受力分析1、受軸向載荷a)松螺栓聯(lián)接松螺栓聯(lián)接裝配時，螺母不需要擰緊。在承受工作載荷之前，螺栓不受力。例如起重吊鉤等的螺紋連接均屬此類。圖9-18起重吊鉤的松螺栓聯(lián)接書P214

現(xiàn)以起重吊鉤的螺紋聯(lián)接為例，說明松螺栓聯(lián)接的強度計算方法。如圖9-18所示，當(dāng)聯(lián)接承受工作載荷F時，螺栓所受的工作拉力為F，則螺栓危險截面的拉伸強度條件為：F（拉應(yīng)力）或式中：d1——螺栓危險截面的直徑，mm；

[]——螺栓材料的許用應(yīng)力，Mpa；b)只受預(yù)緊力

緊螺栓聯(lián)接裝配時，螺母需要擰緊，，在擰緊力矩作用下，螺栓除受預(yù)緊力Qp的拉伸而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，使螺栓處于拉伸與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下。螺栓危險截面的拉伸應(yīng)力為：螺栓危險截面的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為：把參數(shù)代入上式后可得：根據(jù)第四強度理論，求出螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計算應(yīng)力為：由此可得：

由此可見，緊螺栓聯(lián)接在擰緊時雖是同時承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計算時，可以只按拉伸強度計算，并將所受的拉力（預(yù)緊力）增大30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。C）受預(yù)緊力和軸向外載Qp和FQ=?Qp+F工作載荷PF

這種緊螺栓聯(lián)接承受軸向拉伸工作載荷后，由于螺栓和被聯(lián)接件的彈性變形，螺栓所受的總拉力并不等于預(yù)緊力和工作拉力之和。應(yīng)從分析螺栓聯(lián)接的受力和變形的關(guān)系入手，找出螺栓總拉力的大小。

圖9-19表示單個螺栓聯(lián)接在承受軸向拉伸載荷前后的受力及變形情況。QpQp’mbbmQpQp’F

圖9-19a是螺母剛好擰到和被聯(lián)接件相接觸，但尚未擰緊。此時，螺栓和被聯(lián)接件都不受力，因而也不產(chǎn)生變形。圖9-19b是螺母已擰緊，但尚未承受工作載荷。此時，螺栓受預(yù)緊力Qp的拉伸作用，其伸長量為b。相反，被聯(lián)接件則在Qp的壓縮作用下，其壓縮量為m。

圖9-19c是承受工作載荷時的情況。當(dāng)螺栓承受工作載荷后，因所受的拉力由Qp增至Q而繼續(xù)伸長，其伸長量增加，總伸長量為b+。與此同時，原來被壓縮的被聯(lián)接件，因螺栓伸長而被放松，其壓縮量也隨著減小。根據(jù)聯(lián)接的變形協(xié)調(diào)條件，則被聯(lián)接件壓縮變形的減小量應(yīng)等于螺栓拉伸變形的增加量。因而，總壓縮量為m=m－。而被聯(lián)接件的壓縮力由Qp減至Qp。Qp稱為殘余預(yù)緊力。顯然，聯(lián)接受載后，由于預(yù)緊力的變化，螺栓的總拉力Q并不等于預(yù)緊力Qp與工作拉力F之和，而等于殘余預(yù)緊力Qp與工作拉力F之和。

上述的螺栓和被聯(lián)接件的受力和變形關(guān)系，還可以用線圖表示。圖9-20a、b分別表示螺栓和被聯(lián)接件的受力與變形的關(guān)系。由圖可見，在聯(lián)接尚未承受工作拉力F時，螺栓的拉力和被聯(lián)接件的壓縮力都等于預(yù)緊力Qp。因此，為分析上的方便，可將圖9-20a、b，合并成圖9-20c。力變形Qpbb力變形Qpmm

如圖9-20d所示，當(dāng)聯(lián)接承受工作載荷F時，螺栓的總拉力為Q，相應(yīng)的總伸長量b+；被聯(lián)接件的壓縮力等于殘余預(yù)緊力Qp，相應(yīng)的總壓縮量為m=m－。由圖可見，螺栓的總拉力Q等于殘余預(yù)緊力Qp與工作拉力F之和，即：力變形QpbbmmQFQpF1F2圖9-20單個螺栓聯(lián)接受力變形線圖

螺栓的預(yù)緊力Qp與殘余預(yù)緊力Qp、總拉力Q的關(guān)系，可由圖9-20中的幾何關(guān)系推出。由圖9-20可得：式中Cb、Cm分別表示螺栓和被聯(lián)接件的剛度。由圖9-20d得，螺栓的總拉力為：螺栓的殘余預(yù)緊力為：

為了保證聯(lián)接的緊密性，以防止聯(lián)接受載后結(jié)合面間產(chǎn)生縫隙，應(yīng)使Qp>0。推薦采用Qp為：對于有密封性要求的聯(lián)接：Qp=（1.5～1.8）F；對于一般聯(lián)接，工作載荷穩(wěn)定：Qp=（0.2～0.6）F；工作載荷不穩(wěn)定時：Qp=（0.6～1.0）F；對于地腳螺栓聯(lián)接：Qp

F；設(shè)計時，可先根據(jù)連接的受載情況，求出螺栓的工作拉力F；再根據(jù)聯(lián)接的工作要求選取Qp值；然后按式（9-12）計算螺栓的總拉力Q。求得Q值后即可進行螺栓強度計算?？紤]到螺栓在總拉力Q的作用下；可能需要補充擰緊，故仿前將總拉力增加30%以考慮扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的影響。于是螺栓危險截面的拉伸強度條件為：螺栓總拉力為：Q——補充擰緊產(chǎn)生的螺紋摩擦力矩為：T1——Qp下——1.3Q下——1.3這兩個不一樣按照第四強度理論：或例題9-1：P219圖9-23

圖9-23所示鋼制搭接梁用8個螺栓（每側(cè)4個）連接起來。梁的厚度為25mm，搭板厚度為15mm，梁上的橫向靜載荷F∑=40kN，梁與搭板接合面之間的摩擦因數(shù)f=0.15，取過載系數(shù)Kf=1.2，裝配時不控制預(yù)緊力，試分別按鋼制普通螺栓連接和鋼制鉸制孔用螺栓連接設(shè)計此連接，并確定連接件的規(guī)格。習(xí)題：第四章螺紋零件一、選擇題8、承受預(yù)緊力F的緊螺栓聯(lián)接在受工作拉力F時，剩余預(yù)緊力為F，其螺栓所受的總拉力F0為

。（1）；（2）；（3）；（4）；9承受橫向載荷或旋轉(zhuǎn)力矩的緊螺栓聯(lián)接，該聯(lián)接中的螺栓

。（1）受剪切作用；（2）受拉伸作用；（3）受剪切和拉伸作用；（4）既可能受剪切又可能受拉伸作用；2410、現(xiàn)有一單個螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件的結(jié)合面不分離，假定螺栓的剛度Cb與被聯(lián)接的剛度Cm相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為F，現(xiàn)開始對聯(lián)接施加軸向載荷，當(dāng)外載荷達到與預(yù)緊力F的大小相等時，則

。（1）被聯(lián)接件發(fā)生分離，聯(lián)結(jié)失效；（2）被聯(lián)接件即將發(fā)生分離，聯(lián)接不可靠；（3）聯(lián)接可靠，但不能再繼續(xù)加載；（4）聯(lián)接可靠，只要螺栓強度足夠，外載荷F還可繼續(xù)增加到接近預(yù)緊力F的兩倍；11、在下列四種具有相同公稱直徑和螺距并采用相同的配對材料的傳動螺旋副中，傳動效率最高的是

。（1）單線矩形螺紋；（2）單線梯形螺紋；；（3）雙線矩形螺紋；（4）雙線鋸齒形螺紋；12、被聯(lián)接件受橫向載荷作用時，若采用一組普通螺栓聯(lián)接，則載荷靠

來傳遞。（1）結(jié)合面之間的摩擦力；（2）螺栓的剪切和擠壓；（3）螺栓的剪切和被聯(lián)接件的擠壓；43113、設(shè)計螺栓組聯(lián)接時，雖然每個螺栓的受力不一定相等，但對該組螺栓仍均采用相同的材料、直徑和長度，這主要是為了

。（1）外形美觀；（2）購買方便；（3）便于加工和安裝；14、確定緊