Fatigue life estimation of welds is a complex issue since the characteristics of each weld are unique depending on load case, geometry and properties. Fatigue life estimation on weld ends is limited and often the weakest point of a weld. There are five different methods for evaluation of fatigue life as following: nominal stress method, hot-spot method, effective notch method, fracture mechanics and lab testing. To evaluate fatigue life on weld ends, only lab testing can be used. The purpose with this thesis is to determine a method for evaluation of fatigue life weld ends for a load carrying weld joint. This is done by comparing finite element calculations to mechanical testing and adapt the existing calculation method to have a better correspondence to the test results. The focus will be to analyse the fatigue through mechanical testing and develop a new fatigue class (FAT) and slope of the S/N-curve for weld ends. The research was conduct through different parts with fatigue testing in form of mechanical testing, strain gauge measurements and creating different modelling techniques for finite element calculations. The development of the different modelling techniques has been carried out using linear misalignment, increasing the depth of fusion by extension of the weld root gap, changing plate edge radius at the weld toe notch and decreasing the throat thickness on a finite element model on the continues weld design. The result from the mechanical testing indicates that the continues weld has a higher fatigue strength than the discontinues weld and that the initial crack mainly in both weld designs mainly propagating from the weld root. The fatigue strength when the initial crack starts at the weld root is higher than when the crack starts at the weld toe. The conclusion is that the tested modelling techniques can’t be used to analyse the real-life weld end design. from the comparison between the mechanical test results the FE analysis result the fatigue life can be approximated with the effective notch method using FAT 340 and slope at 50 % failure probability for weld ends, if the calculated root stress is used even if the toe stress is higher. / Livslängsberäkningar för utmattning av svetsar är ett komplext problem, då varje svets har unika kännetecken som är beroende av lastfall, geometrin och andra egenskaper från svetsprocessen. Livslängdsuppskattning av svetslut är ett område där det inte finns så mycket forskning, trots att svetsluten ofta har högst spänningskoncentration och lägst livslängd. Det finns fem olika beräkningsmetoder för att utvärdera livslängden, nominell spänning, hot-spot, effective notch, brottmekanik och labbprovning. För att utvärdera livslängden på svetslut kan endast labbprovning användas som utvärderingsmetod. Syftet med detta examensarbete är att bestämma en analysmetod för utvärdering av livslängden av svetslut för en lastbärande svetsfog. Detta görs genom jämförelse mellan provresultat på detaljer med och utan svetslut och resultat från finita elementberäkningar. Fokus kommer att vara att analysera utmattningen för svetsförbandet genom mekanisk provning och ta fram ett nytt FAT-värde och en lutning på S/N-kurvan motsvarande resultaten från den mekaniska provningen av svetslut. Forskningen har genomförts i olika steg, genom utmattningsprovning i form av mekanisk provning, genom mätning med trådtöjningsgivare och genom beräkningar med finita elementmetoder. I beräkningarna har olika modelleringsmetoder testats för att se om det gick att få bättre överenstämmelse med provresultatet. Resultatet från de mekaniska testerna indikerar att de svetsförband med kontinuerlig svets har en högre utmattningsstyrka än svetsförbanden med svetslut. De mekaniska testerna indikerar att utmattningssprickan för båda designerna huvudsakligen sker från svetsroten. Livslängden då spricktillväxten sker från svetsroten är högre än då spricktillväxt sker från svetstån. De olika modelleringsmetoderna som provades gav inte högst spänningskoncentration vid provobjektens sprickstart. Ingen av dessa metoder fångar därför det verkliga beteendet. Utifrån en jämförelse mellan provresultaten och resultatet från FE analysen kan utmattningshållfastheten i svetsluten approximeras med effective notch metoden om ett FAT-värde 340 och en lutning på vid 50 % brottrisk används, förutsatt att den beräknande rotspänningen används även om tåspänningen är högre.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:bth-16787 |
| Date | January 2018 |
| Creators | Ljungdahl, Victor |
| Publisher | Blekinge Tekniska Högskola, Institutionen för maskinteknik |
| 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 |
Page generated in 0.0049 seconds