Welds play a crucial role in the product portfolio of GKN Aerospace. For ease of manufacturing and repairability, butt welds are preferred in the aerospace industry. Weld regions undergo local distortions during manufacturing due to the external heat-input, and the resulting local geometries are complex and stochastic in nature. Under operational loads, the distorted geometry affects the local stress field around the weld region, and this has a significant impact on the fatigue life. Traditional design calculations of welds resort to idealization of the local weld geometry. In this thesis, the influence of real weld geometry on the computed fatigue life is investigated. Linear elastic fracture mechanics principles are utilized to calculate the fatigue life of a weld starting from a pre-defined initial crack. The influence of important weld geometric parameters, namely, – edge offset and weld toe radii, on the fatigue life is investigated in detail. A statistical analysis approach, using transfer functions and Monte Carlo simulation, is devised to study the effect of variation in the different weld geometric parameters. Different edge offset measures from a real geometry are identified and these measures are investigated as potential candidates to obtain conservative life estimates using the idealized geometry. Investigations in this thesis show that the real geometry has a significant effect on the weld fatigue life. In all cases of local weld geometry, the edge offset has the largest influence on life. For a real weld geometry, the root toe radius has a significant influence on life. In an idealized geometry, for the same normalized edge offset, an increase in the plate thickness leads to a decrease in life. A new edge offset measure is proposed that leads to conservative life estimates when used in conjunction with the idealized geometry, thus enabling computationally efficient design calculations. / Svetsar spelar en avgörande roll i GKN Aerospace produktportfölj. För att underlätta vid tillverkning och reparationer föredras stumsvetsar inom flygindustrin. Svetsområden genomgår lokala deformationer under tillverkningen på grund av extern värmepåverkan, och de resulterande lokala geometrierna är komplexa och stokastiska till sin natur. Vid termisk och mekanisk belastning i drift påverkar den deformerade geometrin det lokala spänningsfältet runt svetsområdet vilket har en betydande inverkan på utmattningslivslängden. Vid traditionell dimensionering av svetsar idealiseras den lokala svetsgeometrin. Denna avhandling undersöker inverkan av verklig svetsgeometri på den beräknade utmattningslivslängden. Linjärelastisk brottmekanik används för att beräkna utmattningslivslängden för en svets med utgångspunkt från en fördefinierad initial spricka. Inverkan av viktiga svetsgeometriska parametrar, nämligen - kantförskjutning och svetsradie, på utmattningslivslängden undersöks i detalj. En statistisk analysmetod, med hjälp av överföringsfunktioner och Monte Carlo simulering, är framtagen för att studera effekten av variation i de olika svetsgeometriska parametrarna. Olika kantförskjutningsmått från en verklig geometri identifieras och dessa mått undersöks som potentiella kandidater för att erhålla konservativa livslängdsuppskattningar med hjälp av den idealiserade geometrin. Undersökningar i denna avhandling visar att den verkliga geometrin har en signifikant effekt på svetsutmattningslivslängden. I alla fall av lokal svetsgeometri har kantförskjutningen den största inverkan på livslängden. För en riktig svetsgeometri har svetsradien vid svetsens rotsida en betydande inverkan på livet. I en idealiserad geometri, för samma normaliserade kantförskjutning, leder en ökning av plåttjockleken till en minskning av livslängden. Ett nytt kantförskjutningsmått föreslås som leder till konservativa livslängdsuppskattningar när de används i kombination med den idealiserade geometrin, vilket möjliggör beräkningseffektiva designberäkningar.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-340548 |
| Creators | Arasu, Karthickeyan |
| Publisher | KTH, Hållfasthetslära |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2023:369 |
Page generated in 0.0027 seconds