每天學點緊固件知識：螺栓疲勞斷裂的4大原因

螺栓是一種典型的多缺口零件，其疲勞性能將明顯地受到螺栓的結構、尺寸、材料及制造工藝等多種因素的影響。與同樣材料的缺口件相比，其疲勞強度通常明顯偏低。

其原因主要在于：

1、各扣螺紋的受力不均勻；

2、拉伸應力集中；

3、彎曲應力集中；

4、表面粗糙。

以上除第二項外，其余均為通常缺口將所不具有，而是螺栓連接體所特有的力學因素。

螺栓的螺紋實際上就是一個個的尖銳缺口，在外載作用下該處形成的應力集中將導致螺栓的疲勞強度顯著降低。

除螺紋外，影響螺栓疲勞性能的另外薄弱部位是螺紋與桿部的過渡處及螺栓頭部和桿部的過渡圓角處。由于截面的突然變化，在這些部位也存在較高的應力集中。

通常情況下，如桿部沒有嚴重缺陷，螺栓的疲勞斷裂都集中在應力集中的螺紋底部，或螺栓頭部與桿部的過渡圓角處。機械加工螺栓的疲勞斷裂多發(fā)生在螺紋底部；對于滾牙和搓牙制螺栓，螺紋底部和螺栓頭部與桿部過渡圓角處的開裂機會相當；當螺栓由于試驗機對中不良、夾具或裝夾不當以及螺栓本身形狀不規(guī)則而受到偏心載荷作用時，其疲勞斷裂多發(fā)生在頭部與桿部過渡圓角處。

常見的螺栓結構受到軸向拉伸載荷作用時，螺栓的各扣螺紋受力是不均勻的，一般是螺母內(nèi)第一扣螺紋受力最大，隨后各扣螺紋的受力依次減小，見圖1、圖2。但由于第一扣螺紋受變形的約束較小，易于產(chǎn)生變形而使根部應力松弛，因此，螺栓的疲勞斷裂通常不發(fā)生在受名義應力最大內(nèi)螺紋內(nèi)第一扣螺紋底部，而是發(fā)生在應力狀態(tài)較硬的第二扣螺紋底部或第一扣螺紋與第二扣螺紋之間的某處。圖一圖二

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