螺栓最容易斷裂失效的位置及原因

螺栓是大家最為常用的緊固件，大家遇到的各種失效也最多。對于螺栓，你知道最常見的失效位置是哪里嗎？如下圖所示，其實主要有三個位置：①螺栓與螺母配合的第一螺牙根部，失效占比65%，②螺紋與光桿過渡區，失效占比20%，③螺栓頭與螺桿過渡處，失效占比15%。

這三個位置也是螺栓應力分布的所在高點。

其中第一個位置，也即螺栓與螺母配合的第一螺牙根部的失效，通常是由于螺紋載荷分布不均勻，而第一圈螺紋承受最大的載荷（后續各圈遞減）造成的，如下圖所示。此處的應力集中系數可達2-8，很容易萌生裂紋并擴展，尤其在交變載荷下更易發生疲勞斷裂。

第二個位置，螺紋與光桿過渡區的失效則主要是由于幾何突變導致應力集中引起的。若過渡區粗糙度差、存在加工瑕疵或材料缺陷，則會進一步降低疲勞強度。

第三個位置，螺栓頭與螺桿的過渡處的失效通常是由于頭桿過渡圓角半徑過小（通常要求 R≥0.15d，d 為螺栓直徑）或加工缺陷（如冷鐓流線中斷）等而導致的應力集中。而且此處受彎曲和拉伸復合應力作用，也比較易發生斷裂。