裂紋是從已經存在的缺陷中發展起來的，譬如：金屬材料中的缺陷，在循環高應力的條件下這個缺陷就會慢慢發展，尺寸越來越長。這種外載荷循環作用個以百萬次為單位后，裂紋才會能夠被發現。隨著裂紋長度越來越長，承載應力的有效面積就會越來越小，更快地撕裂裂紋；當裂紋長度到達一個臨界點時候，就會發生*的斷裂。
這篇文章的目的是在螺栓的設計和制造中，到底有多少因素會影響螺栓的疲勞特性。螺母的疲勞特性從實踐的角度還很難確定，其主要原因是螺母受到的是壓應力，在壓應力下裂紋的生長按理說是受到抑制的。后面，我們列舉了影響螺栓疲勞特性的10大因素，請大家看以下圖1，以找到相應的螺栓位置。
圖1 螺栓失效的位置
1、 螺紋的表面質量是對疲勞壽命有影響的：一個更加順滑的螺紋表面，就會帶來更高的疲勞壽命。所以通常來講，螺紋被滾制出來的（表面具有壓應力）是要比切割出來的（表面具有拉應力），具有更高的疲勞壽命。
2、 裂紋總是在螺紋根部開始的，這是因為這個區域因為幾何外形和制造工藝的原因有著巨大的應力變化，也就是我們所說的應力集中。如果螺紋被滾制前經過熱處理，那么就會在螺紋根部存在壓應力。這種壓應力會幫助阻止裂紋的誕生，進而延長疲勞壽命。如果螺紋滾制發生在熱處理之后，這種壓應力就會極大地削弱了，主要原因是熱處理會把壓應力釋放掉了。在熱處理后進行螺紋滾制的螺栓，其疲勞壽命基本上是熱處理前進行螺紋滾制螺栓的兩倍。盡管從設計角度來看，熱處理后進行螺紋滾制這樣的工藝具有巨大的益處，但是這樣做會提高很多制造成本。需要補充的是：對于大直徑螺栓，可以用噴丸的方式來提高螺紋根部的壓應力。
3、 測試表明螺母端面距離起螺紋位置越近，就會導致螺栓的越早失效。這是因為螺栓起螺紋的位置通常來說都是滾制粗糙的地方，存在更大的應力集中。螺栓副的扣螺紋是應力集中的，讓這扣螺紋靠近起螺紋的位置，會導致疲勞強度的下降。所以，讓螺栓副的扣與起螺紋的地方有個2扣以上螺距的距離，會消除這個隱患。見下圖2：
圖2 螺母端面距離起螺紋位置的扣數與疲勞壽命之間的關系
4、 增大螺栓根部圓弧直徑后，應力集中現象會得以緩解，疲勞強度會得以改善；具有大的根部圓弧直徑的螺紋，如航空航天應用的MJ螺紋，其抗疲勞的特性是極為突出的。
5、 螺栓的尺寸也對疲勞特性有影響，直徑越大，其疲勞強度越低；這對于螺栓螺紋也是同樣適用的。
6、 疲勞裂紋通常在螺紋底部開始萌生，可是也常常在螺頭底部開始。在螺頭底部開始萌生的裂紋通常產生的原因是螺頭過渡圓弧的直徑設計不當造成的（不當的過渡圓弧直徑引來的應力集中），或者是螺栓被安裝在了一個傾斜的加持物上。一個很小的螺栓頭部和加持物（也可以理解為螺母端面）的夾角，譬如：2度，會對疲勞強度有著難以估計的負面影響。這種現象在過去經常發生在被加持物為焊接件上（焊接件在焊接后通常會發生應力釋放，結構形狀會發生變化）。見下圖3：
圖3 螺栓頭部和螺母端面之間的角度差與疲勞壽命之間的關系
7、 落在螺母上的應力分步是不均衡的，大量載荷其實是由頭幾扣來承載的。所以，大量的螺栓副疲勞都是發生在螺母的頭一、二扣的。所以我們可以看到，使得應力平均分布在螺栓副結合的那幾扣的改進，都會提高疲勞強度的。
8、 將螺紋制作成為非對稱的會提高疲勞強度，以來為螺母結合的那幾扣提供一個相對比較平均的應力分布，這一事實在很久以前就在螺栓界達成了共識。
9、 對于改善螺栓副螺紋扣之間的應力分布，以來提高疲勞壽命；調查表明，也可以通過改變螺母的形貌來實現。在螺母與加持物接觸的端面上，制造一個凹槽，可以提高25%的疲勞壽命。這種改進尤其適合于大尺寸螺栓。當然，還有其它方式來使得螺栓螺母結合的應力分布得以更加平均，譬如：將螺母的材質改為其它材質的，使得其彈性模量和螺栓的不同；再譬如：將螺栓和螺母的螺紋制作為不同螺距的；再或者，使用尖型的螺紋。
10、在眾多的案例中，使得螺栓副疲勞壽命提高的一個有效的手段就是：將螺栓緊固到設計預緊力。通常情況下，一個緊固到位的螺栓僅僅承載5%（甚至更少）的動載荷。因此，一個被緊固到位的螺栓副對于疲勞載荷的抵抗力是很強的。這是因為交變載荷作用在螺栓上是很小的，所以在螺栓內部產生的交變應力也是很小的，通常遠遠低于螺栓可以承受的極限。當發生疲勞失效的時候，其中的原因十有八九都是因為螺栓預緊力沒有達到設計值，進而將螺栓暴露于彎矩應力之下，進而早早導致失效。
