螺栓是多個行業(yè)和應用的首選緊固件，原因很簡單，它們易于拆卸。然而，這也使的螺栓容易松動和失去預緊力。
根據(jù)應用的不同，螺栓松動會產生深遠的影響。一個松動的螺栓可以使整個生產工廠陷入停頓，并使公司損失數(shù)千美元，而在其他應用中，松動的螺栓可能會造成重大的安全隱患。
失效的主要原因和后果，取決于螺栓連接的目的、環(huán)境，通常也取決于行業(yè)。
例如：石化行業(yè)主要關注腐蝕問題，而疲勞和振動松動通常是次要問題；另一方面，汽車行業(yè)會將松動和腐蝕列為兩個主要問題；結構鋼行業(yè)的主要問題是接頭滑移和腐蝕；航空航天業(yè)可能會首先關注疲勞影響。
那么，螺栓松動的原因是什么？從廣義上講，主要有兩個原因：旋轉松動和非旋轉松動。
旋轉松動
旋轉松動本質上是指螺栓由于沖擊、振動或動態(tài)載荷而松動。即使是輕微的旋轉也足以使螺栓連接失去其所有載荷，這是螺栓松動的最常見原因。
旋轉松動是導致軸力衰減的另一種形式，主要表現(xiàn)為內外螺紋之間在松開方向上發(fā)生了相對轉動，我們可以通過標注色標來確認有沒有發(fā)生旋轉松動。
為了防止螺栓旋轉松動，需要消除連接部件之間的滑動或至少降低到臨界水平以下。這可以通過增加軸向預緊力、增加夾緊部件之間的摩擦或降低循環(huán)載荷（例如沖擊、振動或循環(huán)熱載荷）來實現(xiàn)。
另一種常用方法是增加螺紋之間的摩擦。膠水或粘合劑是一種有效的增加摩擦的方法，但在拆卸螺栓時，干燥的膠水可能導致難以拆卸。
此外，增加螺紋之間的摩擦會降低特定扭矩下可實現(xiàn)的預緊力。鎖緊螺母等也是一種常用增加螺紋之間摩擦的方法。
非旋轉松動
非旋轉松動是由三種機制引起的：沉降、蠕變和松弛。當由于動態(tài)載荷而發(fā)生沉降時至關重要。當接頭受到動態(tài)工作負荷帶來的應力增加時，夾緊材料會發(fā)生永久變形。
如果螺栓連接中的應力沒有超過其屈服強度，螺栓連接的大部分部件在釋放后將恢復形狀。接觸面中的一些材料，如油漆，可能會永久變形。
如果材料沉降，即使只有幾微米，螺栓的拉伸也會減少，并導致預緊力損失。
蠕變是一種永久性變形，是由于長期暴露于低于接頭中材料屈服強度的高應力下而發(fā)生的。在高溫應用中更為嚴重。
松弛是指材料的微觀結構在接頭內進行重組，在一段時間內將現(xiàn)有的彈性變形轉化為塑性變形。與沉降或蠕變不同，夾持長度不會改變，這使得檢測更加困難。
測量預緊力損失的一種方法是在運行一段時間后測量螺栓長度，并在擰緊后立即與螺栓長度進行比較， 然而，這不會檢測到松弛，這使得它更成問題。
疲勞失效是螺栓和夾緊零件的永久性損壞或變形。它是由于預緊力損失導致接頭開口引起的。
避免疲勞的關鍵是良好的設計，近年來，由于許多連接的需求的增加和輕質材料使用的增加，設計變得越來越重要。重要的是，不僅要關注螺栓的抗拉能力，其他參數(shù)也很重要，例如彈性和剛度。
正確的接頭設計是實現(xiàn)高預緊力的同時，還應保持夾持物體高摩擦水平，從而在整個壽命使用期間具有高防滑性。隨著性能的提高和接頭重量的減輕，其他失效機制變得越來越重要。旋轉松動和非旋轉松動的機制在輕量化設計中越來越常見。
根據(jù)螺栓的應用以及預緊力損失的原因，通常有多種設計來優(yōu)化螺栓連接。
在存在熱載荷的情況下，可以通過選擇具有相等熱膨脹系數(shù)的材料來優(yōu)化接頭。為了最大限度地減少沉降并在運行過程中保持高預緊力，可以降低接觸面之間的粗糙度。減小孔徑或齒形表面等措施有助于最大限度地減少相對位移。
一般來說，一個好的螺栓連接由非常有彈性的螺栓和非常堅硬的夾持部件組成，可通過不同方法實現(xiàn)這一點。一種方法是設計具有較長的夾持長度；也可以通過使用更多更小的螺栓來更改設計。
總體而言，實現(xiàn)最佳螺栓連接涉及考慮多個變量和設計選項。