关键词：连杆螺栓；疲惫；疲惫分析；设计；仿形线圈

1。引言

在一个复杂的系统中，螺栓故障会导致灾难性的结果[1]。即便人们对螺栓力学有广泛的认识,但仍有失败的案例发生。最常见的造成失效的因素有预紧力小,设计缺陷特别是由于材料的选择不当，热处理不正确或者机械加工误差造成的螺纹牙根半径、螺栓材料或生产制造方面的缺陷[2–6]。在本实验中，该失效分析是在一个经历了六个月使用后发生故障的6。6汽车柴油发动机上进行的。研究人员在实验前打开发动机，并更换了一些零件，如密封圈，轴承和连杆螺栓。并基于ASM提出的实验顺序、方法进行失效分析[7]。实验过程中，我们使用了断口分析、机械测试、金相分析和断裂面力学数值模拟分析等方法。分析时，研究人员首先对发动机进行拆卸，然后对受损部位进行初步可视化分析，最后选择部分断裂进行分析判定其失效的根源。文献综述

2。 材料与方法

2。1拆卸发动机

    拆开发动机，首先看到一个由于四连杆螺栓的影响而折损的引擎块。连杆螺栓的螺帽也失效脱落。然后研究人员拆开引擎头部，看到凸轮轴等其他三个部分断裂，同时还有其他一些因素造成的损坏。比如:第四活塞由于与阀干涉，造成两道裂纹，阀门,起阀器,气门杆也因此弯曲等等。接着我们把活塞拆卸下来，却没有在汽缸套上发现异常的划痕。面盖接口是使用线程1。27mm，直径12mm，长度68mm的惠氏UNF7/16 螺栓收紧的(图1)。这些螺栓有18杆的纵向沟槽,以改善螺栓装配定位接触表面,提高耐腐蚀性能。螺栓厂商建议使用100 N·m的装配扭矩。最后采用棘轮扭力计来拆卸所有的连杆螺栓，以此来验证目前螺栓残余预紧力的大小。

2。2机械测试和断口分析、金相分析

     研究人员从剩下的连杆中选取两个断裂螺栓以及凸轮轴碎片送到实验室进行分析。这些分析包括用低放大倍数的普通显微镜和扫描电子显微镜(SEM)分别观察断裂表面的硬度、拉伸测试和金相表征。然后使用洛氏硬度（HRC）标注一些选定的螺栓扁柄的硬度。明尼苏达州伊登普雷里的MTS公司使用MTS810系统对螺栓进行了拉伸试验。最后选择的两个螺栓进行金相分析:其中一个是在发动机发生故障的时候损坏的，另一个是在拉伸试验中损坏的。

2。3数值模拟

为了分析外部工作负载对螺栓杆产生的应力与预紧力之间的关系，研究人员将连杆与螺栓组建成一个有限元模型。在如今的网络时代，实验室用商业软件对螺栓进行了边界环境分析以及数值分析。该组件由螺栓，连杆机构，连杆盖和一个用于分配连杆盖上外部负载的刚性外壳组成。连杆宽36mm曲轴直径80mm。为了方便网络生成和减少计算时间，实验室中利用两个对称面对该组件进行了简化。图2显示处组件四分之一的边界环境和净生成。用来分析的锚网是由断裂面提取的，同时螺母的接口部位也进行了细化。表1列出了各部分的特性值。假设不包括刚性外壳以外的元素属性分别为杨氏模量200GPa和泊松系数0。3。根据目前软件套件中的干涉技术，对紧固力进行了数值模拟。在评估该螺栓应变时，它考虑到力、面积和弹性模量。由于紧固力矩的影响预紧力垂直于螺栓轴线。根据公式（1），可知螺栓上的扭矩（T）与紧固力（F），螺栓公称直径（d），螺母因子或扭矩系数（k）相关。文献表明，螺母系数k为0。2是最有利的[8,9]。来自~优尔、论文|网www.youerw.com +QQ752018766-

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