Determination of stress by finite elements of an AISI 4140 micro alloyed steel screw
Keywords:
alloy, mechanical failure, fatigue fracture, clamping boltAbstract
The fatigue performance of an AISI 4140 micro-alloyed steel screw used in the cylinder head of the MAN B&W internal combustion engine was determined through the Finite Element Method. The calculation methodology was established from critical crack size of 4.2; 6.2; 8.1 and 21.6, where the distributed load of contact and friction were determined as well as the stresses, the normal and shear stress were also considered, to determine the phenomenon of fracture in the screw. It was determined that the fatigue failure of the screw begins with minimum Von Misses stresses of 401.8 MPa; which increases to a maximum value of 1,796 MPa; causing failure due to fracture in the first threads. The load of 2,369,149.4 N applied, generates a maximum shear stress of 104.55 Nm2, this being the maximum peak of resistance before failure due to fracture occurs and that when exerting a force of 297 918.52 N, initiates a change in the elastic limit of this steel with crack propagation. Therefore, the value of 6.2 mm is the transition zone between elastic and plastic deformations with an increase in deformation.Downloads
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