Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Fatigue probability model for AWJ-cut steel including surface roughness and residual stress
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Teknisk mekanik. KTH Royal Inst Technol, Lightweight Struct, Dept Engn Mech, SE-10044 Stockholm, Sweden..ORCID-id: 0000-0003-1932-6011
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Teknisk mekanik, Farkostteknik och Solidmekanik, Hållfasthetslära. KTH Royal Inst Technol, Solid Mech, Dept Engn Mech, SE-10044 Stockholm, Sweden..ORCID-id: 0000-0001-6375-6292
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Teknisk mekanik. KTH Royal Inst Technol, Lightweight Struct, Dept Engn Mech, SE-10044 Stockholm, Sweden..ORCID-id: 0000-0003-4180-4710
KTH, Skolan för teknikvetenskap (SCI), Teknisk mekanik, Farkostteknik och Solidmekanik, Hållfasthetslära. KTH Royal Inst Technol, Solid Mech, Dept Engn Mech, SE-10044 Stockholm, Sweden..ORCID-id: 0000-0001-8068-2360
2021 (engelsk)Inngår i: Journal of constructional steel research, ISSN 0143-974X, E-ISSN 1873-5983, Vol. 179, artikkel-id 106537Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
Abstract [en]

An analytical model for the fatigue probability of abrasive waterjet cut high strength steel as a function of surface roughness, surface residual stress, tensile strength and number of cycles to failure is presented. Based on the model, which is valid in the finite and infinite-life high cycle fatigue regime, the influence of the aforementioned parameters on the fatigue strength at different probability levels is studied. For validation, fatigue tests are performed on abrasive waterjet-cut dog-bone specimens manufactured from high-strength steel with a yield strength of 700 MPa. Residual stresses are measured parallel to the loading direction at the inlet, middle and outlet of the cut surface. Surface roughnesses are measured with laser line triangulation as well as a traditional contact stylus method, showing good agreement between both measurement techniques. The proposed probabilistic model shows good agreement with the experimental results with less than 4% error in the predicted mean fatigue limit. Furthermore, the applicability of the presented analytical expression in a probabilistic design framework is demonstrated. An engineering example is introduced demonstrating the implementation of the model in a finite-element simulation, accounting for both multiaxial loading and the statistical size effect. (c) 2021 The Author(s). Published by Elsevier Ltd. This is an open access article under the CC BY license (http:// creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

sted, utgiver, år, opplag, sider
ELSEVIER SCI LTD , 2021. Vol. 179, artikkel-id 106537
Emneord [en]
Probabilistic fatigue model, Surface roughness, Residual stress, Abrasive waterjet cutting
HSV kategori
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-292474DOI: 10.1016/j.jcsr.2021.106537ISI: 000623859800003Scopus ID: 2-s2.0-85100443174OAI: oai:DiVA.org:kth-292474DiVA, id: diva2:1543533
Merknad

QC 20210412

Tilgjengelig fra: 2021-04-12 Laget: 2021-04-12 Sist oppdatert: 2024-01-16bibliografisk kontrollert
Inngår i avhandling
1. Fatigue and Fracture of High-Strength Steels: Improving Reliability in Strength Assessment
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Fatigue and Fracture of High-Strength Steels: Improving Reliability in Strength Assessment
2024 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Structural steel plays a fundamental role in the heavy industry, serving as a key material for numerous load-bearing products and equipment. Its widespread use is attributed to its robustness, resistance to wear, ease of use in construction, and cost-effectiveness. As industries increasingly focus on sustainable development, there is a growing emphasis on efficient material use and the enhancement of component performance. The optimisation of structures, achieved through integrating high-performance materials and appropriate design methodologies, is crucial in advancing product development. Such design strategies should focus on maximising structural capacity while maintaining economic viability. Although the production costs for these optimised structures may be higher, this is often compensated by their reduced operational costs and lower environmental impact. 

The implementation of high-strength structural steels for lightweight and high-performance structures necessitates a design that can withstand high stress. These materials offer increased static strength and exhibit enhanced fatigue resistance thanks to their advantageous microstructure. However, the full potential of these materials in structural applications is significantly influenced by design decisions and manufacturing techniques. Common production methods, such as welding and cutting, often impede the improvement of fatigue strength in high-performance materials, as numerous standards and guidelines indicate. Therefore, to fully leverage the benefits of high-strength materials, it is crucial to enhance and comprehend the effects of weld quality, cut edge quality, defect tolerance and potential post-weld treatments, ensuring these factors align with the materials' enhanced strength characteristics.

The present work investigates aspects that could enhance the reliability of load-bearing structures, thereby facilitating the use of high-stress designs and the integration of high-strength steels. It identifies the quality of welds and cut edges as a key limiting factor. The research thoroughly examines its impact and proposes new recommendations. The defect tolerances are also further studied to understand how defects impact these high-strength materials. The findings offer vital insights for developing improved quality recommendations for welds and cut edges, which are fundamental in effectively utilising high-strength steel.

Abstract [sv]

Inom den tunga industrin är strukturellt stål en nödvändig komponent för många lastbärande produkter. Användningen är så utbredd tack vare materialets robusthet, slitstyrka och funktionalitet, dessutom är det kostnadseffektivt. I takt med att industrin alltmer fokuserar på hållbar utveckling, ökar behovet på en effektiv materialanvändning och förbättring av komponenters prestanda. För att främja produktutveckling är det nödvändigt att optimera strukturer, vilket uppnås genom att implementera lämpliga designmetoder med rätt typ av högpresterande material. Sådana designstrategier bör fokusera på att strukturen blir så motståndskraftig som möjligt samtidigt som det förblir ekonomiskt försvarbart. Trots att produktionskostnaderna för dessa optimerade strukturer kan vara högre, kan detta ofta kompenseras av lägre driftskostnader och minskad miljöpåverkan.

Höghållfasta strukturstål erbjuder ökad statisk styrka och uppvisar förbättrad utmattningshållfasthet, tack vare en fördelaktig mikrostruktur. Den fulla potentialen påverkas dock avsevärt i strukturella tillämpningar av design- och tillverkningstekniker. Implementering av dessa typer av material för lättvikts- och högpresterande strukturer kräver därför en design som kan motstå hög spänning. Vanliga produktionsmetoder, så som svetsning och skärning, motverkar ofta förbättringen av utmattningshållfasthet i högpresterande material, vilket även framhävs av dagens standarder och riktlinjer. För att säkerställa att materialens egenskaper kan användas fullt ut, är det avgörande att förbättra och förstå effekterna av svetskvalitet, kantkvalitet vid skärning, defekttolerans och potentiella efterbehandlingar av svetsar.

Det aktuella arbetet undersöker aspekter som kan förbättra tillförlitligheten hos lastbärande strukturer, vilket underlättar användningen av design som tillåter höga spänningar och möjliggör användningen av höghållfasta stål. Kvaliteten hos svetsar och skurna kanter identifieras som en begränsande faktor för användningen av höghållfast stål. Forskningen undersöker dess inverkan och föreslår nya rekommendationer. Defekttoleransen studeras vidare för att förstå hur defekter påverkar dessa höghållfasta material. Resultaten ger viktiga insikter för utvecklingen av förbättrade kvalitetsrekommendationer för svetsar och skurna kanter, vilket sammantaget är grundläggande för att effektivt kunna utnyttja höghållfast stål.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2024. s. 51
Serie
TRITA-SCI-FOU ; 2024:01
Emneord
High-Strength Steel, Quality assurance, Probabilistic modeling, Fatigue, Fracture mechanics
HSV kategori
Forskningsprogram
Farkostteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-342362 (URN)978-91-8040-821-9 (ISBN)
Disputas
2024-02-09, F3, Lindstedtsvägen 26, Stockholm, 14:00 (engelsk)
Opponent
Veileder
Merknad

QC 240117

Tilgjengelig fra: 2024-01-17 Laget: 2024-01-16 Sist oppdatert: 2026-01-13bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

Fulltekst mangler i DiVA

Andre lenker

Forlagets fulltekstScopus

Person

Hultgren, GustavMansour, RamiBarsoum, ZuheirOlsson, Mårten

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Hultgren, GustavMansour, RamiBarsoum, ZuheirOlsson, Mårten
Av organisasjonen
I samme tidsskrift
Journal of constructional steel research

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetric

doi
urn-nbn
Totalt: 330 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf