In Scania engines, welded or brazed components are integral to their structural integrity but are vulnerable to fatigue failure due to vibration loads during normal operation. Predicting the fatigue life of these components is crucial for ensuring reliability while minimizing unnecessary testing costs and time. This master's thesis addresses the challenge by exploring computational methods for assessing vibration fatigue in typical welded or brazed engine components. The study focuses on developing and validating FE (Finite Element) simulation models that accurately represent weld or braze geometries. Both sine sweep and random vibration tests are employed to validate the computational models against experimental data from shaker table measurements.

This thesis investigates three primary questions: Firstly, it examines how weld or braze geometries can be effectively modelled and integrated into FE simulations to reflect real-world conditions. Secondly, it evaluates different computational methods for stress analysis in FE simulations to determine how accurate they are in predicting fatigue failure. Lastly, the study compares and identifies which is the most effective method for assessing the fatigue life of welded and brazed components. By addressing these questions, the thesis aims to provide insights that contribute to enhancing the reliability and efficiency of vibration fatigue assessment in engine components.

This study highlights the essential role of selecting suitable modelling techniques and computational methods to accurately simulate vibration-induced fatigue in welded and brazed components. Although the computational methods used are primarily designed for welded geometries, this research applied them to brazed geometries to test their effectiveness. It was found that representing weld or braze geometries in FE models using shell elements is crucial for achieving accurate results and ensuring compatibility with FEMFAT. Among the methods evaluated, the hot spot method proved to be the most precise for predicting fatigue life. On the other hand, while the nominal and Kx-factor methods were highly conservative and considered safe, they were less accurate, with the Kx-factor method showing inaccuracies in safety factor predictions. The effective notch method, being the least conservative, was found to be unreliable as it failed to predict fatigue failures and consistently overestimated S-N curves.

I Scania-motorer är svetsade eller lödda komponenter avgörande för deras strukturella integritet, men de är sårbara för utmattningsbrott på grund av vibrationsbelastningar under normal drift. Att förutsäga utmattningslivslängden för dessa komponenter är avgörande för att säkerställa tillförlitlighet samtidigt som man minimerar onödiga testkostnader och tid. Denna masteruppsats tar itu med utmaningen genom att utforska beräkningsmetoder för att bedöma vibrationsutmattning i typiska svetsade eller lödda motorkomponenter. Studien fokuserar på att utveckla och validera FE (Finita Element) simuleringsmodeller som noggrant representerar svets- eller lödgeometrier. Både sinus-svep och slumpmässiga vibrationstester används för att validera de beräkningsmodeller mot experimentella data från skakbordsmätningar.

Denna uppsats undersöker tre huvudfrågor: För det första undersöks hur svets- eller lödgeometrier effektivt kan modelleras och integreras i FE-simuleringar för att återspegla verkliga förhållanden. För det andra utvärderas olika beräkningsmetoder för stressanalys i FE-simuleringar för att avgöra hur exakta de är vid förutsägelse av utmattningsbrott. Slutligen jämförs och identifieras vilken metod som är mest effektiv för att bedöma utmattningslivslängden för svetsade och lödda komponenter. Genom att besvara dessa frågor syftar uppsatsen till att ge insikter som bidrar till att förbättra tillförlitligheten och effektiviteten i vibrationsutmattningsbedömningen i motorkomponenter.

Denna studie belyser den viktiga rollen av att välja lämpliga modellerings- och beräkningsmetoder för att noggrant simulera vibrationsinducerad utmattning i svetsade och lödda komponenter. Även om de använda beräkningsmetoderna främst är utformade för svetsade geometrier, applicerades de i denna forskning på lödda geometrier för att testa deras effektivitet. Det visade sig att representera svets- eller lödgeometrier i FE-modeller med skal-element är avgörande för att uppnå exakta resultat och säkerställa kompatibilitet med FEMFAT. Bland de utvärderade metoderna visade sig hot spot-metoden vara den mest precisa för att förutsäga utmattningslivslängd. Å andra sidan, medan de nominella och Kx-faktormetoderna var mycket konservativa och ansågs säkra, var de mindre exakta, där Kx-faktormetoden visade felaktigheter i säkerhetsfaktorförutsägelser. Den effektiva skårmetoden, som var den minst konservativa, visade sig vara opålitlig då den misslyckades med att förutsäga utmattningsbrott och konsekvent överskattade S-N-kurvor.