Fatigue and Fracture of High-Strength Steels
Improving Reliability in Strength Assessment
Tid: Fr 2024-02-09 kl 14.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Farkostteknik
Respondent: Gustav Hultgren , Lättkonstruktioner, marina system, flyg- och rymdteknik, rörelsemekanik
Opponent: Prof. Gary Marquis, Aalto University
Handledare: Prof. Zuheir Barsoum, Farkostteknik och Solidmekanik; Asst. Prof. Rami Mansour, Hållfasthetslära, Aarhus Universitet; Ph.D Torbjörn Narström, Teknisk mekanik, SSAB Special Steels AB
QC 240117
Abstract
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.