Fatigue Life Testing and Method Development for the Modelling of Remote Laser Welded Structures
2024 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Utmattningsprovning samt metodutveckling för modelleringen av lasersvetsade strukturer (Swedish)
Abstract [en]
Remote laser welding presents itself as a promising alternative that offers faster welding times and non-contact operation when compared to traditional spot welding. This study investigates the fatigue performance of remote laser welds in comparison to traditionally used spot welds. The aim is to determine if Scania’s established calculation methods for spot welds can be applied to remote laser welded structures. A physical testing campaign involving lap-shear specimens was conducted. Computational analyses using the effective notch method and the software FEMFAT were also performed to evaluate these methods’ capabilities incalculating fatigue life for the welds.Results from the lap-shear tests show that laser-welded specimens exhibit slightly lower fatigue strength compared to spot welded specimens, although both perform similarly in static tensile tests. The slopes of the S-N curves for both weld types are similar, indicating comparable fatigue behaviors under varying load cycles. The effective notch method provided conservative and relatively accurate fatigue life predictions, though the method is time-inefficient and best applied to previously identified critical welds. Based on these findings, remote laser welding can potentially replace spot welding with appropriate adjustments. Further experimental testing is recommended to enhance predictive methods and increase the understanding of the laser welds fatigue behaviour.
Abstract [sv]
Lasersvetsning framstår som ett lovande alternativ, eftersom svetsningen är snabbare och kontaktfri. Detta i jämförelse med traditionell punktsvetsning. Denna studie undersöker utmattningsprestandan hos lasersvetsar i jämförelse med dem traditionellt använda punktsvetsarna. Syftet är att avgöra om Scanias etablerade beräkningsmetoder för punktsvetsar kan tillämpas på lasersvetsade strukturer. En testkampanj med överlappsfogar genomfördes. Även beräkningsanalyser med Effective Notch-metoden och mjukvaran FEMFAT utfördes för att utvärdera dessa metoders kapabilitet i beräknandet av livslängd för svetsförbandet.Resultat från skjuvprovningen visar att lasersvetsade provstavar har något lägre utmattningshållfasthet i jämförelse med punktsvetsade provstavar. Däremot presterade båda provstavar likvärdigt i statiska dragprov. Lutningarna på Wöhler-kurvorna för båda svetsmetoder är liknande, vilket indikerar ett jämförbart utmattningsbeteende. Effective Notch-metoden gav konservativa men bra livslängdsberäkningar, även om metoden är tidsineffektiv och är bäst tillämpad när man har identifierat kritiska svetsar. Baserat på resultaten bör lasersvetsningsmetoden, med lämpliga justeringar, potentiellt kunna ersätta punktsvetsning. Ytterligare experimentella tester rekommenderas för att förbättra de prediktiva metoder som finns och öka förståelsen för lasersvetsarnas utmattningsbeteende.
Place, publisher, year, edition, pages
2024.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2024:349
Keywords [en]
Solid Mechanics, Laser weld, Fatigue, Spot weld
Keywords [sv]
Hållfasthetslära, Lasersvets, Utmattning, Punktsvets
National Category
Applied Mechanics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-355455OAI: oai:DiVA.org:kth-355455DiVA, id: diva2:1909272
External cooperation
Scania CV AB
Subject / course
Solid Mechanics
Educational program
Master of Science - Engineering Mechanics
Supervisors
Examiners
2024-10-302024-10-302024-10-30Bibliographically approved