Development of a Simulation Model for Bolt Self-Loosening: Literature Review and Finite Element Analysis of Bolt Self-Loosening with Friction Coeffeciant Parameter Study
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Utveckling av simuleringsmodell för självlossning av skruvförband (Swedish)
Abstract [en]
Bolted joints are widely utilized for their simplicity, ease of disassembly, and maintenance advantages. However, the self-loosening of bolted joints under cyclic loads remains a complex and challenging issue, with no singular cause. This study investigates the various factors contributing to bolt self-loosening, including friction between interacting surfaces, the amplitude of applied loads, and initial preload levels. Through a comprehensive review of existing literature, a clearer understanding of the self-loosening phenomenon has been established, particularly in relation to different loading types. A finite element model was developed to accurately simulate the self-loosening behavior of bolted joints. The study identified friction as a critical parameter influencing bolt loosening. A focused analysis on friction parameters revealed that the friction between the threads of the bolt head and nut plays a more significant role in resisting loosening compared to other contact regions. Additionally, the investigation into Contact Moment Torque curves demonstrated a strong correlation between these curves, pretension loss, and bolt self-loosening. These findings provide valuable insights into the mechanics of bolt loosening and offer a validated framework for further research and practical design improvements in bolted joint stability. The study underscores the importance of considering friction and loading conditions in the design and application of bolted joints to mitigate self-loosening.
Abstract [sv]
Bultförband används ofta på grund av deras enkelhet, lätthet att montera och demontera, samt underhållsfördelar. Dock förblir självupplossning av bultförband under cykliska belastningar ett komplext och utmanande problem, utan en entydig orsak. Denna studie undersöker de olika faktorer som bidrar till självupplossning av bultar, inklusive friktion mellan interagerande ytor, amplituden av applicerade belastningar, och initiala förspänningsnivåer. Genom en omfattande granskning av befintlig litteratur har en tydligare förståelse av självupplossningsfenomenet etablerats, särskilt i relation till olika lasttyper.
En finita elementmodellen utvecklades för att noggrant simulera självupplossningsbeteendet hos bultförband. Studien identifierade friktion som en kritisk parameter som påverkar bultens upplösning. En fokuserad analys av friktionsparametrar visade att friktionen mellan gängorna på bultskallen och muttern spelar en mer betydande roll i att motstå upplösning jämfört med andra kontaktområden. Dessutom visade undersökningen av Contact Moment Curve en stark korrelation mellan dessa kurvor, förspänningsförlust och självupplossning av bultar.
Dessa resultat ger värdefulla insikter i mekaniken bakom bultupplossning och erbjuder en validerad ram för vidare forskning och praktiska förbättringar av stabiliteten hos bultförband. Studien understryker vikten av att beakta friktion och belastningsförhållanden vid utformning och användning av bultförband för att motverka självupplossning.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 79
Keywords [en]
Bolted Joints, Finite Element Study, Bolt Mechanics
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hj:diva-66200OAI: oai:DiVA.org:hj-66200DiVA, id: diva2:1897198
External cooperation
Scania AB
Supervisors
Examiners
2024-09-122024-09-122025-10-13Bibliographically approved