螺栓最容易断裂失效的位置及原因

螺栓是大家最为常用的紧固件，大家遇到的各种失效也最多。对于螺栓，你知道最常见的失效位置是哪里吗？如下图所示，其实主要有三个位置：①螺栓与螺母配合的第一螺牙根部，失效占比65%，②螺纹与光杆过渡区，失效占比20%，③螺栓头与螺杆过渡处，失效占比15%。

这三个位置也是螺栓应力分布的所在高点。

其中第一个位置，也即螺栓与螺母配合的第一螺牙根部的失效，通常是由于螺纹载荷分布不均匀，而第一圈螺纹承受最大的载荷（后续各圈递减）造成的，如下图所示。此处的应力集中系数可达2-8，很容易萌生裂纹并扩展，尤其在交变载荷下更易发生疲劳断裂。

第二个位置，螺纹与光杆过渡区的失效则主要是由于几何突变导致应力集中引起的。若过渡区粗糙度差、存在加工瑕疵或材料缺陷，则会进一步降低疲劳强度。

第三个位置，螺栓头与螺杆的过渡处的失效通常是由于头杆过渡圆角半径过小（通常要求 R≥0.15d，d 为螺栓直径）或加工缺陷（如冷镦流线中断）等而导致的应力集中。而且此处受弯曲和拉伸复合应力作用，也比较易发生断裂。