轮毂螺栓断裂有限元分析

应用有限元法预测了轮毂螺栓断裂的原因。通过拉伸实验获得了JIS SCM435热处理后的力学性能,应用理论计算得到某轮毂螺栓的摩擦系数,基于Normalized C&L韧性断裂准则计算得到该螺栓的断裂系数。应用DEFORM-3D仿真软件对该螺栓的断裂过程进行了有限元模拟分析。结果表明,该轮毂螺栓的断裂是由于外力施加扭矩过大所导致。当螺母开始拧紧时,在剪力作用下,与螺母咬合的第一圈螺纹牙根处应力最大,当拧紧达到一定程度后,第一圈的螺纹牙受到严重破坏,观察螺栓内部应力变化时,螺母下方未咬合螺纹段的中心处的应力开始增大,并向外扩散,表明此时拉力起主导作用。在最后的断裂阶段,拉力逐渐减小,剪力开始起主导作用,从产生裂痕的牙根表面处,由外向内以45°形式产生断裂,与实物断裂形貌基本一致。研究结果可作为推测断裂原因的参考。