· 72 ·
柴油机连杆螺栓强度校核分析
慈佳样冉均均袁磊
（成都理工大学工程技术学院，四川成都614000）
科技论坛
摘要：本文利用ANSYS软件内部的建模工具进行连杆螺检实体三维模型的建立，然后对其进行网格的划分、施加相关的约束和载荷，再进行基于有限元分析的静力学分析。根据弹性力学理论，利用ANSYS对船用荣油机内部的连杆爆检进行强度校核，探讨连杆爆检在预紧力的作用下，其强度是否能够在强载荷下安全运行。
关键词：连杆螺检；有限元分析；校核
连杆螺栓广泛应用于各类的柴油机中，它的体积虽然不大，但
由螺栓的应力云图可知，在对螺栓加载了预紧力载荷时候，其
是在柴油机里面是相当重要的一环，一且运行时螺栓发生了断裂，
最大的应力基本集中在了螺栓的头部和杆部的转接部位，大小为
必然引发柴油机的波及性的事故，例如会引起连杆、曲柄甚至机体
935Mpa，主体的应力约为314MPa。
之类的损坏。所以，必须要对连杆螺栓的强度有足够的重视，对连
由螺栓的应变云图可知，最大的应变处于应力集中的位置，也
杆螺栓进行相关的强度校核具有十分重要的意义。
1连杆螺栓模型
1.1连杆螺栓模型的建立
本文采取了在ANSYS中进行直接建模，避免模型转换过程中出现的问题。图1是连杆螺栓的规格图，为了对问题进行简化，省略了螺栓的螺纹，建立连杆螺栓的模型如图2所示。
12
图1连杆螺栓模型设计图
图2连杆螺栓模型 1.2连杆螺栓材料的确定
务 S
图3螺栓网格划分结果图
柴油机连杆嘿栓，其工况比较恶劣，受到比较大的拉压拉伸应力。从而将螺栓的材料定为各向同性的线弹性材料42Cr,2.11× 10°MPa的弹性模量，0.277的泊松比，785MPa的屈服强度，980MPa
就是基本处于螺头和螺柱连接的转角处，约为0.004。
连杆螺栓材料选择为40cr合金钢，其拉伸极限应力为980Mpa，因此在外力作用下，螺栓的静强度满足要求，但整体的受力不均匀，局部的应力很高，待别是在螺柱和螺头连接处的转角处。出现这种情况的主要原因是在设置边界条件的时候，将螺头的面设置为全约束而在螺柱上加载预紧力。这样的情况和现实中的实际情况类似，所以在实际工程当中，应该多注意连杆螺栓在应力最集中的地方，在维护检查的时候，也要对这些地方加大检查的力度。
通过有限元的计算，也可以得到连杆螺栓各个点的位移情况，将这些所有的点集合起来，就可以了解到螺栓整体在预紧力作用下的变形情况。在给定的载荷和约束的条件下，最大位移发生螺柱的一端，最大的位移大概为0.33×10mm
3结论
3.1连杆螺栓的材料选择了40Cr合金钢。该合金钢的表面硬度较高，并且耐磨，结合本文对其的校核计算，该材料完全能够满足柴油机连杆螺栓强度和刚度的需要。
3.2在螺头和螺柱的连接过渡部分出现了应力集中的现象，一且所选螺栓材料刚度不足，断裂位置一定会出现在螺头和螺柱连接的过渡部分。
3.3本文在有限元静力学分析当中，采用了直接加载法进行预紧力的加载，大大的减少了计算的难度和计算量，有助于减少时间并节约了计算的资源，同时也使得结果变得更加的准确。
3.4本文只通过静力分析对柴油机连杆螺栓的强度进行分析，可以在本文校核的基础上继续对之后的工作载荷进行模拟，同时可以继续进行相应的疲劳强度分析。
参考文献
的强度极限，密度为7870kg/m°。并假设材料的弹性模量和泊松比不
[1]张航.船用四冲程荣油发电机连杆螺检的损坏与控制[]]天津航海
随温度的变化而发生变化。
1.3网格划分
在定义完连杆螺栓的基本条件过后，就要进行对所建立的实体模型的网格划分，这样傲就能够生成在有限元分析的时候所必需的网格。本文中将网格的尺寸设置为0.0012划分网格后的模型如图 3所示。网格情况结果如表1。
表1连杆螺栓网格划分结果
划分对象连杆螺栓
单元数 69762
2连杆螺栓的强度校核
节点数 13153
单元类型线性西面体
在螺栓的应力分析中选择VonMises等效应力作为分析对象把70650N设计预紧力平均加载到短销凸台8319个节点上时，工况应力云图和应变云图如图4、5所示
图4节点Mises应力云图万方数据
图5节点Mises应变云图
2007.
[2]李竞.注塑机模板的有限元分析及改进设计[]广州大学学报， 2001.
[3]高常云,光弹性-数值计算应分析混合法的研究[D]大连：大连理工大学，2000