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螺栓的典型失效案例

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螺栓连接的失效形式主要是螺栓杆部的损坏:在轴向变载荷的作用下,螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂,损坏的地方都是截面有剧烈变化因而有应力集中处。就破坏性质而言,约有 90% 的螺栓属于螺杆疲劳破坏。据统计资料表明,受变载荷的螺栓,如图 1,在从螺母支撑面算起第一圈或第二圈螺纹破坏处损坏的约占 65% ,在光杆与螺纹部分交界处损坏的约占 20% ,在螺栓头与杆交界处损坏的约占15% 。

一、典型失效案例及场景

案例1、某车型悬置螺栓在生产现场批量装配时发生多次断裂,螺栓材料牌号 SCM435,性能等级10.9 级,表面达克罗处理,装配扭矩(90±9)N.m。
案例2:某 U 型螺栓在重载汽车底盘耐久试验过程中发生断裂失效,失效行驶总里程约为 2100 km
案例3:某汽车厂在改装提运过程中发现一台汽车板簧失效,经查是装配后桥板簧的 U 型螺栓断裂脱落导致。
案例4:某型汽车在强化道路试验中发动机右悬置螺栓断裂。根据试验员反馈,试验之前车辆检查时发现螺栓预紧力衰减幅度比较大,进行了复紧,强化道路行驶不足 300km 即发生了断裂,远未达到强化道路试验完成 6000km 里程的要求。
小结:螺纹连接是汽车上最常用的连接方式之一,普通轿车上螺栓的用量大约为 4000 个。一旦失效则影响车辆正常使用甚至危及人身安全,也会使用户对品牌的口碑产生不良影响。

螺栓断裂的原因大致有以下几种:(1)螺栓质量问题,材料内有夹杂物,有加工工艺产生的刀痕,螺纹有微裂纹,氢

脆;(2)装配问题,连接件与螺栓产生干涉,接触面有油污导致滑动,操作不规范导致预紧力过大或者不均;(3)外在原因,其他部件的振动导致松动;(4)选型问题,螺栓强度不足;(5)环境腐蚀,如辐射、海水、硫化物等。

二、螺栓的相关基础

1、螺栓的全生命周期

2、螺栓的屈服载荷

3、预紧力计算

预紧力矩M=KxP0xdx0.001N.m
K:拧紧力系数    d:螺纹公称直径    P0:预紧力

As=πxdsxds/4, As也可由下面表查出
ds:螺纹部分危险剖面的计算直径
ds= (d2+d3) /2
d3=d1-H/6  H:螺纹牙的公称工作高度
螺栓材料的屈服极限N/mm2(与强度等级相关,材质决定)

注:在使用螺栓直径计算扭矩时,一定要注意采用有效直径,即实际作用的直径,如M12,其有效直径是10.6。

实例1:基于OS的螺栓预紧力分析方法1---实体螺栓

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来源:CAE之家
振动疲劳断裂汽车裂纹材料试验螺栓装配
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首次发布时间:2026-09-30
最近编辑:1天前
CAE之家
硕士 | CAE仿真负责人 个人著作《汽车NVH一本通》
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