Detta examensarbete utfördes på Scania CV AB och behandlar delar i lastbilens avgassystem som utsätts för korrosion och nötning. Huvudmålet med detta arbete är att utveckla en provmetod för livslängdsundersökning av flexibla slangar. En serie tester utfördes för att förstå grundorsakerna till brott och en FE-analys utfördes för att verifiera resultaten till dessa prov. En stor del av den flexibla slangen blir stel på grund av höga avgastemperaturer och som leder till plastisk deformation av slangen. Men de tre första lindningarna som ligger närmast motorn behåller sin flexibilitet på grund av kontinuerliga motorvibrationer. Slutsatsen är att huvudorsaken som gör att de flexibla slangarna går av, är slitage som leder till sprickinitiering. Den sprickan sprider sig i form av lågcykelutmattning d.v.s att det tar ganska kort tid tills brott sker i den flexibla slangen. Korrosion initierar mellan de icke-flexibla delar av slangen Korrosionshastigheten ökar med tiden och det orsakar små hål på ytorna. Baserat på testresultaten är den mest lämpliga stället för livslängdsundersökningar Scanias komponentprovceller. Genom att mäta slitagedjupet under repeterbara förhållanden som rekommenderas i rapporten och med hjälp av data från kundutfall, kan en livslängd uppskattas. För att kunna förbättra livslängden för de flexibla slangarna, rekommenderas att använda rostfritt stål typ 1.4828 vid tillverkning av dessa slangar bör varmformning användas, samt att avståndet mellan lagrena respektive tjockleken ökas. Flera tester med olika teststidsintervall behöver göras för att ta reda på nötningshastigheten. / This thesis was conducted at Scania CV AB with information based on corrosion and wear. The main goal of this work is to develop a test method to investigate the stripwounded hose’s lifetime. A series of tests were performed to understand the reasons of their failure and a FE analysis was performed to verify the results obtained from these tests. It was observed that a large part of stripwounded hose becomes stiff due to high temperatures of the exhaust gas. The high temperature leads to plastic deformation of the hose. In contrast, the three first windings closest to the engine keep their flexibility due to continuously engine vibrations while there is sign of wear between the layers in these three windings more than other parts of the stripwounded hose. Hence, it is concluded that the main reason for stripwounded hose’s unpredictable failures is wear which leads to crack initiation. The crack propagation is in type of low cycle fatigue which means that it takes a short time until the stripewounded hose breaks. Corrosion is initiated between the non-flexible parts of the hose. The rate of corrosion is increased by time and causes small holes on the surfaces. According to results from the experiments the most suitable location for the lifetime investigation is Scania’s component test cells . Several tests with different time spans needs to be performed. By measuring the wear depth rate under repeatable test conditions and bycomparing with stripwounded hoses from customer trucks, a lifetime can be estimated. To improve the fatigue lifetime of the stripwounded hoses, it is recommended to use stainless steel of type 1.4828, manufactured through hot-forming with larger distance between layers and thicker layers to find out the wear rate.

The demand for higher velocities and heavier axle loads for freight trains leads to higher forces on the railway wheels which in turn lead to an increase in stresses on and below the surface of the wheel-rail contact. By time, this induces wear on the wheels which consequently lead to higher maintenance costs and in some cases accidents. The ability to predict the evolution of wheel profiles due to uniform wear has been demonstrated with a rather accurate precision in most operational conditions. These wear models are based on wear coefficients and since they are not usually valid for real operational conditions, the models are generally calibrated against real-life scenarios in order to adjust the coefficients from test conditions to real-life lubrication conditions. This engineering approach can be useful in prediction of wear in systems where the materials and contact conditions do not vary. However, when addressing material development focused on reducing specific damage modes, the approach is of limited use because the obtained wear coefficients are not directly related to material properties. Therefore, attempts towards developing physical fracture propagation models that relates to the contact conditions and material properties have been made. The purpose has been to retrieve vital information about where a fracture initiates and how it propagates. In the long run, it is of great interest to be able to attain information about how a material particle is removed from the contact surface. Studies for this type of model was done in the 70’s and 80’s mainly with pin-disk experiments but has not been utilized in the specific field of wheel-rail contact. The thesis is part of the FR8RAIL project arranged by the European rail initiative Shift2Rail. Literature studies have been the basis for the thesis in order to gain vital insights into fracture mechanics and other related fields. The physical fracture propagation models have been constructed in the FE software Abaqus with the implementation of the XFEM. For the 2D model, the fracture initiates at the top of the implanted inclusion when the friction coefficient is  and propagates upwards a few elements. For , the fracture initiates at the right surface boundary where the pressure distribution and traction is applied. The fracture propagation angle increases relative to the surface as the friction coefficient value is increased. The fracture for the 3D model extends broader compared to the 2D model at the top of the inclusion in the case of . The fracture initiates at the same surface location as for the 2D model for . The fracture propagation is however non-existent due to convergence problems. The FE-models constructed are initial steps towards analysing the fracture propagation and closely related phenomena for a railway freight wheel in detail. At the end of the thesis, the simplified models give mainly information about the fracture initiation, propagation and its patterns. From this first phase, further adjustments and improvements can take place in order to eliminate the margins of error. In the long run, fully integrated models with further implementations such as detailed microstructure for the contact conditions, plastic behaviour for the material, and complete three-dimensional models can finally be employed. / Efterfrågan på högre hastigheter och tyngre axelbelastningar för godståg leder till högre krafter på järnvägshjulen som i sin tur leder till ökade spänningar på och under ytan vid hjul-räl-kontakten. Med tiden induceras slitage på hjulen som följaktligen leder till höga underhållskostnader och i vissa fall olyckor. Förmågan att förutse utvecklingen av hjulprofiler på grund av enhetligt slitage har visats kunna ske med en noggrann precision under de flesta driftsförhållanden. Dessa slitagemodeller bygger på slitagekoefficienter, och eftersom de vanligtvis inte är giltiga under realistiska driftsförhållanden är modellerna i allmänhet kalibrerade mot verkliga händelseförlopp för att justera koefficienterna från testförhållandena till realistiska smörjförhållanden. Detta tekniska tillvägagångssätt kan vara användbart vid prognos av slitage i system där material och kontaktförhållanden inte varierar. När man addresserar materialutveckling inriktad på att reducera specifika skadelägen är emellertid tillvägagångssättet av begränsad användning eftersom de erhållna slitagekoefficienterna inte är direkt relaterade till materialegenskaper. Därför har försök gjorts till att utveckla fysikaliska sprickbildningsmodeller som relateras till kontaktförhållanden och materialegenskaper. Syftet har varit att erhålla viktig information om var en spricka initieras och hur den fortskrider. I det långa loppet är det även av stor vikt att kunna erhålla information om hur en materialpartikel avlägsnas från kontaktytan. Studier för denna typ av modeller har gjorts på 70- och 80-talet i huvudsak med stift- och skivexperiment men har inte använts inom det specifika området för hjul-räl-kontakt. Avhandligen ingår i FR8RAIL-projektet som arrangeras av det europeiska järnvägsinitiativet Shift2Rail. Literaturstudier har varit grunden för avhandlingen för att få väsentlig insikt i frakturmekanik och andra relaterade områden. De fysiska sprickbildningsmodellerna har konstrueras i FE-mjukvaran Abaqus med XFEM som implementering. För 2D-modellen initieras sprickan överst vid den implanterade imperfektionen när friktionskoefficienten är  och propagerar uppåt några få element. För  initieras sprickan på högra ytgränsen där tryckfördelning och friktionskraft appliceras. Utbredningsvinkeln för sprickan ökar relativt till ytan då friktionskoefficienten ökar. Sprickan för 3D-modellen breder ut sig mer jämfört med 2D-modellen överst vid imperfektionen då . Sprickan initieras på samma ytplats som för 2D-modellen vid . Sprickbildningen är dock obefintlig på grund av konvergensproblem. De konstruerade FE-modellerna är initiala steg mot att analysera sprickutbredningen och närbesläktade fenomen för ett godstågs järnvägshjul i detalj. I slutet av avhandlingen ger de förenklade modellerna huvudsakligen information om sprickinitiering, utbredning och dess mönster. Ytterligare justeringar och förbättringar kan ske efter denna första fas i syfte att eliminera felmarginalerna. På lång sikt kan slutligen helt integrerande modeller med ytterligare implementeringar såsom detaljerad mikrostruktur för kontaktförhållandena, oelastiskt materialbeteende och kompletta tredimensionella modeller användas. / FR8RAIL