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各位老铁应该知道：螺纹拧紧最终的目标是夹紧力，因为扭矩的产生和测量相对简单，因此，我们一般通过扭矩间接计算出夹紧力，计算公式如下： 由于摩擦系数和扭矩波动，拧紧后连接副材料的内嵌，对于扭矩法拧紧，其夹紧力的波动可达±30%，因此想要实际准确的计算实际连接副的夹紧力，比较困难。甚至在某些工程应用中，扭矩对夹紧力的转化，直接按照5-4-1的原则进行粗略的估计，如下图所示，即是拧紧扭矩有50%会转化为螺栓头下摩擦力，40%会转化为螺纹副间的摩擦力，只有10%会转化为夹紧力。
随着技术的发展，夹紧力可以通过很多技术进行直接的测量，从而实现连接副设计和质量的精确评估。今天，螺丝君就通过本篇文章，和各位老铁聊下，目前夹紧力测量的常用方法。超声波测量轴力是目前应用较广泛的一种方法，其优点是测试精度高，测量相对简便，还可以对在役状态的螺栓进行定期跟踪检测。 
超声波的测量原理是利用超声波在金属中传播时，其传播速度，随作用于金属的应力而减小，两者为线性关系，公式如下：
需要注意的是，如果拧紧过程中和残余轴向预紧力测量中温度有变化，则需要做温度补偿，可通过在实际测试零件附近放置一个仿造螺栓，测量螺栓的数值，只需将这个变化量进行修正即可。因为温度对超声波的传播速度影响较大，连接件附近有温度变化，非常有必要进行温度补偿，以保证测量结果的准确性。因为超声波轴力测量只需要对螺栓两个端面进行加工，所以基本不改变螺栓的弹簧常数，松弛系数基本没有变化，能非常准确反映连接副的实际状态。实验前，在与实验相同条件下，获取压力垫圈的标定数值。再将如下图所示的压力垫圈传感器放入螺纹连接系统中，通过压力垫圈传感的测量数值直接获取连接副的夹紧力数值。为了获取准确数据，需要注意的是，压力垫圈传感器的零点是否有漂移，需要归零处理。传感器和螺栓头部之间是否有重复接触，如果连接件存在偏心或不平行，对传感器的标定会有一定影响。压力垫圈传感器测量轴力方法的优点就是操作简单，测量数据相对准确，可实时显示测量的夹紧力数值。缺点是由于在连接副里加入垫圈，其连接的状态会有一定的变化。具体的来说，垫圈的加入会减小螺栓的弹簧常数，同时也会减小被连接件的弹簧常数。这会增加螺纹连接副的弹性变形、轴力损失和松动特性。因此对于较薄的被连接件，其测试的数据会有一定的偏差。贴应变片测量夹紧力的原理是当应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。应变法是利用应变片组成惠斯通电桥的工作原理，然后对其进行封装，形成螺栓轴力传感器装置，然后将传感器安装在螺栓和被连接件的中间，在螺栓和传感器中间放置垫片使传感器受力均匀。由于传感器受到螺栓预紧力的压挤作用，使得传感器内部的应变片发生变化，而产生位移应变。通过上述原理法来测得应变，再由应变和应力之间的关系从而计算出预紧力。应变片的粘贴位置通常可贴于螺栓杆部表面和螺栓杆部中心孔内，如下图所示，因此操作上试验前，零件需要加工处理。 
一方面，单应变片无法实现温度补偿，要实现温度补偿，必须在网络中接入与测量应变片相同温度下的模拟应变片来实现。另一方面，使用一个应变片贴到螺栓表面测试轴力时候，如果螺栓出现弯曲时，则无法测试出准确的轴向预紧力，可以通过在螺栓杆部贴两个应变片，相隔180°，并采用消除弯曲的接线方式，但此时的应变输出将翻倍。如下图所示，某螺栓相隔180°贴片，轴向预紧力和应变的变化关系。
需要注意的是，因为螺栓为提供粘贴应变片提供了一定空间，螺栓的弹簧常数会降低，因此，也会降低连接副的松弛系数，从而影响螺栓的受力状态和松动性能。因此，采用该方法进行夹紧力测量时，应尽可能减小测试螺栓和实际螺栓间弹簧系数的差异，以确保测试数据的准确性。1、因为紧固件拧紧的夹紧力一般难以直接测量，可通过扭矩间接计算出夹紧力，通常情况下扭矩中约只有10%会转化为夹紧力，通过扭矩计算出的夹紧力偏差较大，可到±30%。2、夹紧力的测量的常用方法有：超声波测量法、压力垫圈传感器测量法和贴应变片测量法。超声波测量法因测试精度高，测量相对简便，还可以对在役状态的螺栓进行定期跟踪检测，是目前应用较广泛的一种方法。
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