Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Metodik för utmattningsberäkning av svets i vibrationsmiljö
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2012 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Methodology for random vibration fatigue of welds (English)
Abstract [en]

In this work, a method was developed and evaluated for calculating the life of welds under the influence of fatigue loads from a vibration environment. Typically, a shaker table is used for testing a component against vibration loads. The shaker table creates a vibration environment that is defined in the frequency domain by a power spectrum.

Similarly, a virtual vibration table can be used to calculate the same type of load environment, which can then be used to calculate the expected lifetime. The benefit of this method is that it can be used in design, as well as in simulation of tests before physical verification tests are carried out.

Today there are methods for calculating fatigue life of non-welded base material, but since many components contain welded joints, there is a need to apply this method to those types as well. To achieve this, the thesis combines two different areas, which together provide a method for fatigue assessment of welds using a virtual shaker table.

The methodology is carried out by modeling the component, and its welded joints, in a finite element program. The weld is modeled with the effective notch method. The model is then processed though a virtual shaker simulation. The stresses provided by the virtual shaking table are then evaluated with the software DesignLife by nCode, which provides a calculated life for all areas of interest in the model. For evaluation of the method, the results of the calculation are compared with a physical test performed on a shaker table with 15 similar samples.

The calculated life of the component was found to be conservative compared to the results from the shaker table test. The estimation error turned out to be quite small, only 8.5% difference between test and calculation. Additionally, the area of crack propagation was found to be a good match between calculation and test.

Despite the good correlation between calculations and shaker table tests there is still a need for further evaluation of the method. Since this work only evaluated one component, there is no way to know for certain how general the method is. Hence, there is a need for more comprehensive studies on other component types, and with different load cases. The conclusion, therefore is that the method shows good potential, but needs to be further evaluated, in able to be used for life calculation of welded joints in vibration environments.

Abstract [sv]

Det här arbetet har tagit fram och utvärderat en metod för beräkning av livslängd på svetsar som är påverkade av utmattningslaster från en vibrationsmiljö. Vanligtvis används ett skakbord som metod för att prova en komponent mot vibrationslaster. Denna metod skapar en vibrationsmiljö som definierats i frekvensplanet, av ett så kallat effekttäthetsspektrum. På samma sätt kan ett virtuellt skakbord användas för att beräkna livslängd. Styrkan i beräkningsmetoden är att den kan användas för dimensionering och simulering av prov innan ett verifierande fysiskt prov genomförs. I dag finns etablerade metoder för att beräkning av grundmaterial, men då många komponenter innehåller svetsförband finns behovet att tillämpa detta beräkningssätt även på dessa. Examensarbetet slår samman två olika områden som tillsammans ger en metodik för utmattningsberäkning av svetsar med hjälp av ett virtuellt skakbord.

Metodiken går ut på att komponenten med dess svetsförband modelleras i ett Finita Elementprogram. Svetsen modelleras enligt Effective notch-metoden. De spänningar som ges av det virtuella skakbordet utvärderas sedan med dataprogrammet DesignLife från nCode, som ger en livslängd för alla beräkningspunkter i modellen.

För utvärdering av metodiken har resultaten från beräkning jämförts med ett fysiskt prov utförda på ett skakbord med 15 st. likadana komponenter. Beräkningsmetoden gav resultat för komponenten som visade sig vara något konservativ jämfört med prov på skakbord. Felfaktorn visade sig dock vara mycket liten då beräknad livslängd endast skiljde 8,5 % från den som uppmättes vid prov. Även området för sprickpropagering visade sig stämma väl överens mellan beräkning och prov.

Trots den goda korrelationen mellan beräkning och prov anses det finnas behov av vidare utvärdering av metoden. Då detta arbete endast utförds för en komponent går det inte att säga med säkerhet hur den skulle fungera allmänt. Därför behövs fler jämförelser mellan prov och beräkning för andra komponenter och med andra lastfall. En slutsats är ändå att metoden visar goda indikationer på att kunna användas för livslängdsberäkning av svetsar i vibrationsmiljö.

Place, publisher, year, edition, pages
2012.
Series
MMK 2012:43 MKN 066
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-99267OAI: oai:DiVA.org:kth-99267DiVA: diva2:541738
External cooperation
Scania CV AB, Mikael Littmann
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-07-23 Created: 2012-07-23 Last updated: 2012-07-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Elias Richloow(4113 kB)1375 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 4113 kBChecksum SHA-512
d508dd117f6444c47c03ed658108ab91f75a9070e159bca3a625dc58d75c7e0cdae6cde9e32341d60faa48bb2c520e504c287dbbd13c8f9db655858fff453388
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1375 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 3810 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf