ボルトは最も一般的に使用される締結具であり、最も多くの故障が発生します。ボルトに関して、最も一般的な破損箇所がどこであるかご存知ですか?
以下の図に示すように、実際には主な場所が 3 つあります。① ボルトとナットが一致する最初のねじ山の根元 (破損率は 65%)、② ねじ山と研磨ロッドの間の移行領域 (破損率は 20%)、③ ボルトの頭とネジ棒の間の移行部 (破損率は 15%)。これら 3 つの場所は、ボルトの応力分布の最高点でもあります。
このうち、最初の位置、つまりボルトとナットが一致する最初のねじ山の付け根の破損は、通常、ねじ山の荷重分布が不均一であることが原因で発生し、下図に示すように、ねじ山の最初の円に最も大きな荷重がかかります (以降の円は減少します)。ここでの応力集中係数は 2 ～ 8 に達する可能性があり、亀裂が発生して拡大しやすく、特に交互荷重下では疲労破壊が発生しやすくなります。
2 番目の位置、つまりねじ山と研磨されたロッドの間の移行ゾーンの破損は、主に幾何学的突然変異によって引き起こされる応力集中によって引き起こされます。遷移領域の粗さが不十分であったり、加工欠陥や材料欠陥があると、疲労強度はさらに低下します。
3 番目の位置、つまりボルトの頭とネジの間の移行部は、通常、頭とネジの移行フィレットの半径が小さいことによる応力集中 (通常は 0.15d 以上の R が必要、d はボルトの直径) または加工欠陥 (冷間圧造流線の中断など) によって発生します。さらに、この場所は曲げ伸ばしの複合ストレスを受けやすく、骨折しやすい場所でもあります。(来源:iMechanics機械)
