每天學(xué)點(diǎn)緊固件知識(shí)：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(jié)構(gòu)、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(qiáng)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(yīng)力集中；

3、彎曲應(yīng)力集中；

4、表面粗糙。

以上除第二項(xiàng)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(xué)因素。

螺栓的螺紋實(shí)際上就是一個(gè)個(gè)的尖銳缺口，在外載作用下該處形成的應(yīng)力集中將導(dǎo)致螺栓的疲勞強(qiáng)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(guò)渡處及螺栓頭部和桿部的過(guò)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(yīng)力集中。

通常情況下，如桿部沒(méi)有嚴(yán)重缺陷，螺栓的疲勞斷裂都集中在應(yīng)力集中的螺紋底部，或螺栓頭部與桿部的過(guò)渡圓角處。機(jī)械加工螺栓的疲勞斷裂多發(fā)生在螺紋底部；對(duì)于滾牙和搓牙制螺栓，螺紋底部和螺栓頭部與桿部過(guò)渡圓角處的開裂機(jī)會(huì)相當(dāng)；當(dāng)螺栓由于試驗(yàn)機(jī)對(duì)中不良、夾具或裝夾不當(dāng)以及螺栓本身形狀不規(guī)則而受到偏心載荷作用時(shí)，其疲勞斷裂多發(fā)生在頭部與桿部過(guò)渡圓角處。

常見的螺栓結(jié)構(gòu)受到軸向拉伸載荷作用時(shí)，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(yīng)力松弛，因此，螺栓的疲勞斷裂通常不發(fā)生在受名義應(yīng)力最大內(nèi)螺紋內(nèi)第一扣螺紋底部，而是發(fā)生在應(yīng)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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