在拉应力作用下，螺栓任意一点的拉应力σ1为轴向，压应力σ3垂直于轴向拉应力。 比较大剪切力 τmax 与轴向成 45°。当螺栓为杆径小于螺纹底径的弹性螺栓或螺纹底径小于杆径的普通螺栓时，弹性螺栓的细杆径与普通螺栓的螺纹底径为 危险断面，危险断面的轴向拉应力比较大。 无缺陷螺栓的断裂首先发生在靠近螺栓芯部的危险部分，并扩展到外表面。 断裂前，塑料材料螺栓的变形和收缩较大； 脆性材料螺栓的变形收缩率小。
当螺栓在安装或使用过程中发生过载塑性断裂时，拉伸载荷产生的剪应力使螺栓在断裂前发生较大变形，比较终发生颈缩断裂。 裂纹沿比较大剪应力方向在颈缩截面的中心成核。 并展开，螺栓轴线约45°。 宏观断口有明显的剪切唇，颈缩明显。 工程上用面积的减少来表示材料的可塑性。 面积减少得越大，可塑性越好。
对于脆性断裂螺栓，单向拉伸过载引起断裂，截面一般与拉伸方向垂直，伴有少量永久变形断裂，截面收缩率很小。
当螺栓承受扭转应力载荷时，螺栓的每一点都处于纯剪应力状态，螺栓危险截面圆周上的任意一点受到的扭转应力比较大，如图所示。
螺栓扭转变形后断裂时，断裂前剪切应力引起的塑性变形在扭转应力作用下宏观不明显，断裂后断裂平齐。 单扭过载断裂常发生在垂直轴的危险截面上。 断裂源在危险断面表面，比较终断裂带在中心。 如果在扭转过程中仍然施加弯曲应力，则比较终断裂区会偏离中心。
螺栓脆性断裂时，危险段应力比较大。 断裂的源头是在危险断面的表面或内部缺陷处产生和扩展。 断口呈结晶状，沿晶粒常有二次裂纹。
在螺纹紧固连接中，外螺纹承受的力为拉应力（轴向力），被紧固部件承受的力为压缩力，这两种力互为反作用力。 这两种力与外螺纹和内螺纹的紧固支撑面以及螺纹与接触面的摩擦阻力共同作用，共同作用于防止螺纹松动。 无论是拧螺栓还是拧螺母，都可以达到拧紧的目的。
