外文翻译--仿形线圈造成的发动机连杆螺栓疲劳（译文）

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1、PDF外文：http:/ 4272 字      毕业设计 (论文 )外文资料翻译    系：                机械工程系               专     业：        机械工程及自动化                  

2、       姓     名：                                   学     号：                                外文出处： &nbs

3、p; Engineering Failure Analysis 16(2009)                                          1542-1548                              

4、; 附     件：  1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。     指导教师评语：  外文选择合适，难度适中。翻译工作认真细致，严格按照规定，翻译材料与原文能保持一致，工作量饱满。翻译字，词数满足要求。                                     签名：           &

5、nbsp;                                              年     月     日  注： 请将该封面与附件装订成册。(用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文  仿形线圈造成的发动机连杆螺栓疲劳  S. Griza , F. Bertoni, G. Z

6、anon, A. Reguly, T.R. Strohaecker （冶金系，南里奥格兰德州联邦大学，阿雷格里 90035190，巴西。）  摘要： 研究人员做了一个分析实验，来寻找修正后的汽车柴油发动机在仅仅工作六个月就发生故障的根本原因。实验过程中监测了连杆螺栓的扭矩分量，并且将断裂的连杆螺栓送到实验室进行断裂分析。通过对四连杆螺栓中第一个连杆螺 栓的疲劳断裂来验证猜想。然后将剩下的连杆螺栓进行拉伸实验。在这个过程中，第二个连杆螺栓的疲劳裂纹的扩展表明第一个已经断裂的螺栓没有受到扭矩松弛。研究人员运用了有限元与断裂力学相结合的分析方法对连杆螺栓进行分析，以判定固紧力和疲劳裂纹扩展

7、之间的关系。实验得出结论，发动机崩溃是由于连杆螺栓上的连杆槽上的仿形线圈。最后 ,为避免今后发生故障，提出几点改进的设计方案 :连杆盖与连杆槽之间要预留足够空隙以避免更高应力幅与干涉同时发生；增加组装连杆螺栓的扭矩，以减小应力幅。  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

8、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。  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

9、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

10、      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

11、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

12、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。  FdkT                   (1)     施加在模拟装备上的力引发干涉。电脑自动调整螺栓和连杆之间的刚度差，使干涉面的情况更接近于真实值。考虑到扭矩为 100 N m，螺栓标称直径为 11.1 mm，扭矩系数为 0.2，由此产生的紧固力（ Fa）为 45KN。表 2 分别显示了模拟力（ Fa）的三个数值及其相应的干扰。研究人员进行 了应力幅值随紧固力的下降二减小的模