2015年的圣诞夜，一座390英尺高的风机在瑞典的Lemnhult风场倒掉了（真是给风场维护人员添堵啊！），这个事故的调查报告最近揭示，其原因为100根位于风机塔筒底部法兰的M64螺栓失效。

调查报告结论如下：

1、  因为风力作用，螺栓法兰失效。其根源在于螺栓没有达到额定预紧力。

2、  没有螺栓预紧力的检测要求和手段。

3、  力矩工具没有维护到位。

4、  螺栓紧固工人没有经验，未受到足够的培训。

5、  雨天安装导致螺栓摩擦系数发生变化，导致螺栓初次紧固时预紧力降低。

6、  此风场出现过螺栓断裂、松弛的状况，但未向权威部门上报。

我认为这个案例反应了所有工业领域中的一个通病，即螺栓预紧力在初次紧固时候没有达到设计值，也是螺栓副突然疲劳失效最常见的根源。目前已经有很多方法来检测螺栓本身，检查断口，但是到底是什么原因导致了微裂纹的过早产生呢？很多人会将此问题归结为螺栓质量问题，可是处理过这类事情的工程师都很清楚，这种情况很少见，更多见的原因是螺栓厂商必须为此类事故当替罪羊。譬如此次风机的倒塔事故，其原因就是额定预紧力不足。可以想象，一座近400吨的风机在风中摇摆，其在塔筒底部产生的螺栓弯矩有多么的巨大，这个时候，如果塔筒底部的一圈法兰螺栓预紧力不足，其导致的结果也就不言而喻了。

于此，我们可以来看看对于法兰螺栓的疲劳特性，其螺栓预紧力的重要性。

上面的英文，我翻译一下：“法兰所受到的外载荷（偏心交变），是法兰螺栓预紧力的函数。一个低于额定预紧力的螺栓，在受到此交变偏心的外载荷作用下，会导致一个较高的螺栓预紧力峰值，进而会导致螺栓的快速疲劳。”上面的图例中，X轴为载荷（绿色波浪线为交变动载荷），Y轴为螺栓预紧力；不难发现，外载荷（绿色波浪线）作用在不同预紧力下的螺栓（蓝色实线为100%额定预紧力，红色实线为80%额定预紧力），其带来的动态螺栓预紧力的变化是非常显著的（红色波浪线为80%螺栓预紧力条件下预紧力变化，蓝色波浪线为100%螺栓预紧力条件下的预紧力变化）；很显然，80%螺栓预紧力条件下的动态预紧力峰峰值大于100%螺栓预紧力条件下的动态预紧力峰峰值。说的好拗口，总结一下，其实就是一句话：对于法兰结构的螺栓，如果没有达到额定或设计的螺栓预紧力，其更容易在偏心外载荷的作用下疲劳断裂。