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(duì)于螺栓，你知道最常見(jiàn)的失效位置是哪里嗎？如下圖所示，其實(shí)主要有三個(gè)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(guò)渡區(qū)，失效占比20%，③螺栓頭與螺桿過(guò)渡處，失效占比15%。

這三個(gè)位置也是螺栓應(yīng)力分布的所在高點(diǎn)。

其中第一個(gè)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(xù)各圈遞減）造成的，如下圖所示。此處的應(yīng)力集中系數(shù)可達(dá)2-8，很容易萌生裂紋并擴(kuò)展，尤其在交變載荷下更易發(fā)生疲勞斷裂。

第二個(gè)位置，螺紋與光桿過(guò)渡區(qū)的失效則主要是由于幾何突變導(dǎo)致應(yīng)力集中引起的。若過(guò)渡區(qū)粗糙度差、存在加工瑕疵或材料缺陷，則會(huì)進(jìn)一步降低疲勞強(qiáng)度。

第三個(gè)位置，螺栓頭與螺桿的過(guò)渡處的失效通常是由于頭桿過(guò)渡圓角半徑過(guò)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(dǎo)致的應(yīng)力集中。而且此處受彎曲和拉伸復(fù)合應(yīng)力作用，也比較易發(fā)生斷裂。