（一）强度理论

（1）分类

强度理论分为解释断裂失效的理论和解释屈服失效的理论，见表6.1。

表6.1　强度理论分类

（2）材料失效的形式

材料失效有下述两种形式：

1）脆性断裂

材料无明显的塑性变形即发生断裂，断面较粗糙，且多发生在垂直于最大正应力的截面上，如铸铁受拉、扭，低温脆断等。

2）塑性屈服

材料破坏前发生显著的塑性变形，破坏断面较光滑，多发生在最大剪应力面上，如低碳钢受拉、扭，铸铁受压。

（二）常见的强度理论

常见的强度理论如下所述。

（1）最大拉应力理论

假设最大拉应力是引起材料脆性断裂的因素。不论在什么样的应力状态下，只要主应力中的最大拉应力达到极限应力，材料就会发生脆性断裂。

（2）最大伸长线应变理论

构件的断裂破坏是由最大伸长线应变引起的。当最大伸长线应变达到单向拉伸试验下的极限应变时，构件就会断裂。

适用范围：适用于失效形式为脆性断裂的构件。

（3）最大切应力理论

无论材料处于什么应力状态，只要发生屈服，都是由于构件的最大切应力达到了某一极限值。

适用范围：不适用于拉压性能不相同的脆性材料。

（4）形状改变比能理论

构件的屈服失效是由形状改变比能引起的。当形状改变比能达到单向拉伸试验屈服时的形状改变比能时，构件就会失效。

（三）螺纹连接强度计算

在地铁车辆部件联结、紧固多以螺栓紧固方式；列车检修过程中，能发现较多的螺纹烂牙、拆装滑牙、螺纹孔攻歪等现象；这些现象部分是由车辆载荷震动、变化、材料蠕变等造成，也有因人员作业操作方式不当而形成的人为因素。作为列车检修人员，不仅应掌握常见的螺栓检查关键点，还应了解对连接强度影响因素，以指导实际作业。

螺纹指的是在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分。螺纹按其母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按其在母体所处位置分为外螺纹、内螺纹，按其截面形状（牙型）分为三角形螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹及其他特殊形状螺纹。

标准螺纹连接件精度分为A、B、C三级，通用机械中多用C级。螺纹有粗牙和细牙之分，细牙螺纹常用于细小零件、薄壁零件或者受冲击有变载荷的连接。螺栓的头部形状有圆头、扁圆头、六角头、圆柱头和沉头等，头部起子槽分为一字槽、十字槽和内六角孔等形式。

（1）螺纹连接(www.daowen.com)

螺纹连接一般具有自锁性，此外螺母及螺栓头部的支撑面上的摩擦力也有防松作用，故拧紧后一般不会松脱。但在冲击、振动或变载荷作用下，以及在高温或温度变化较大时，螺纹钢之间的摩擦力会顺时减小或消失，联接就可能松动。防松的关键就是防松螺旋钢的相对转动。

主要分为下述类型。

1）摩擦防松

①弹簧垫片：利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。

②对顶螺母：增加摩擦放松。

③自锁螺母：增加摩擦放松。

2）机械防松

开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，带翅垫片。

3）破坏防松（变为不可拆联接）

端铆、冲点（破坏螺纹），点焊。

螺栓联接强度计算的目的，主要是根据联接的结构形式、材料性质和载荷状态等条件，分析螺栓的受力和失效形式，然后按相应的计算准则计算螺纹小径d1，再按照标准选定螺纹公称直径d和螺距P等。螺栓其余部分尺寸及螺母、垫圈等，一般都可根据公称直径d直接从标准中选定，因为制订标准时，已经考虑了螺栓、螺母的各部分及垫圈的等强度和制造、装配等要求。

（2）松螺栓连接

表现为工作前不拧紧，无预紧力，仅工作载荷F起到拉伸作用，如吊钩螺栓。

（3）紧螺栓连接

1）仅承受预紧力紧螺栓连接

大多数螺纹连接在装配时都需要拧紧，使之在承受工作载荷之前，预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。其作用是增加连接的可靠性和紧密性，拧紧后，螺纹连接件的预紧力不得超过其材料屈服强度的80%。

2）承受预紧力和轴向工作拉力的紧螺栓连接

表现为工作前拧紧，有预紧力F′，工作后加上工作载荷F（轴向拉伸力），且在工作前和工作中的载荷会发生变化，此类螺栓靠螺杆强度传递外载F。

在螺母未拧紧时，螺栓和被连接部件都不受力，没有产生变形，在拧紧螺母处于预紧状态，但未承受轴向拉力时，螺栓仅受到预紧力F′的拉伸作用，伸长量为λb，被连接件受到压缩，压缩量为λm，在受到工作载荷F作用后，螺栓处于工作状态，总拉力由预紧力F′增加到F0，相应的增长量由λb增加到λb＋Δλ，被连接件间的压力因螺栓进一步伸长，由F′减小到F″（称为残余预紧力），相应的压缩量由λm减小到λm－Δλ，螺栓变化如图6.1所示。

图6.1

在受到工作载荷作用后，螺栓处于工作状态，总拉力增加，相应的增长量增加。

（4）铰制孔螺栓连接

铰制孔螺栓连接的特点是螺杆与孔间紧密配合且无间隙，由光杆直接承受挤压和剪切来传递外载荷R进行工作，如图6.2所示。

对于地铁车辆维修中的螺栓来说，在进行螺栓拆装时应以对角线方向均匀地松动和紧固螺栓，在进行大部件拆卸时，应撑起部件来消除作用在螺栓上的力。

图6.2　铰制孔螺栓连接示意图