预紧力在螺栓紧固件疲劳断裂中扮演的角色

紧固件在工程结构中扮演了非常重要的角色，如航空航天、基础设施、民用、汽车以及其它工业领域。紧固件失效可能导致灾难性的后果和重大的财务损失。最常见的紧固件失效模式之一是疲劳开裂。不充分的设计考虑、材料问题、不足的预紧力、松动和过多的负载都能导致紧固件疲劳。   
 类似于其他金属零件，紧固件失效包括过载、腐蚀相关的开裂、脆化、蠕变和疲劳。由于外部负载，紧固件过载可能发生在安装或使用过程中。    

紧固件过载故障的调查应包括材料性能的评价，主要目的是确定导致紧固件破坏的原因，如紧固件的强度以及施加在紧固件上的载荷。    

在某些金属中常见的应力腐蚀开裂或氢脆，当紧固件在服役过程中承受静态拉伸时，对紧固件来说也是重要的失效模式。    

鉴于紧固件的预期应力，材料和环境必须仔细考虑，以适当减轻应力腐蚀开裂或氢脆。    

在电镀的过程中，氢很可能扩散进入紧固件中，从而造成氢脆。为了减少易感材料的氢脆，紧固件必须进行除氢处理。    

疲劳是金属结构中最常见的断裂形式，占断裂的80%。紧固件也不例外，疲劳也是紧固件最常见的断裂原因。    

当循环载荷超过材料的疲劳强度时，当加载足够的周期，疲劳裂纹就会在紧固件上萌生并扩展。紧固件材料、几何、应力振幅、平均应力和装配参数都会影响疲劳性能。    

紧固件装配过程是最重要的，但在分析其断裂原因时经常被忽视，它也是紧固件疲劳断裂的主要根源。因此，提高预紧力有利于降低螺栓的疲劳敏感性和发生疲劳断裂的概率。