本篇文章，主要来自知乎机械液压工程师上的问答，主要对为什么螺栓拧紧后能提高螺栓的疲劳寿命进行了分析和图示说明，特此推荐给大家，以飨读者。
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？
01、当螺栓没有施加预紧力时（仅仅各连接面贴实）
图 1
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，如图1。
这种情况下拉力和螺栓力的对应关系如图2-曲线2，如图2。
螺栓力，随着外力的增加，而上升明显。
02、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，如图2。
图 2
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。
03、总结
本文介绍了提高预紧力，来增加螺栓连接的疲劳寿命，主要是增加预紧力后，螺栓连接件刚度会增加，提高了连接的紧密性，从而降低螺栓的交变应力幅值，最终能够提高螺栓的疲劳寿命。
提高预紧力，不是提高螺栓的本身疲劳强度，主要是降低螺栓承受的应力幅值，来达到提高螺栓疲劳寿命的目的。
