Fatigue Design of Lightweight Welded Structures – Some Aspects of Size Effect
Tid: On 2026-02-18 kl 09.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Farkostteknik
Respondent: Mehdi Ghanadi , Material- och strukturmekanik, Vehicle and Maritime Engineering
Opponent: Associate Lecturer Majid Farajian, Karlsruhe Institute of Technology KIT
Handledare: Professor Zuheir Barsoum, Material- och strukturmekanik; Torbjörn Narström, Material- och strukturmekanik, SSAB Special Steels AB.; PhD Mattias Clarin, SSAB Special Steels AB.
QC260120
Abstract
Lättviktskonstruktioner är av stort värde inom ett antal industrisektorer,eftersom minskad komponenttjocklek bidrar till förbättrad prestanda och ökadlastkapacitet. Höghållfasta stål (HSS) möjliggör lätta, högpresterandekonstruktioner genom sin förbättrade statiska hållfasthet ochutmattningshållfasthet. Användningen av dessa stål påverkas avsevärt avtillverkningsprocesser, såsom svetsning. I svetsade konstruktioner initierasutmattningsbrott vanligtvis vid svetsfogen, som ofta är den svagaste länken pågrund av dess lägre utmattningshållfasthet jämfört med basmaterialet.Storlekseffekten definieras i förhållande till huvudplåtens, svetsens ochinfästningens dimensioner. Utmattningshållfastheten hos svetsade fogarminskar med ökande plåttjocklek, ett fenomen som kallas tjocklekseffekten.Omvänt kan en minskning av tjockleken hos svetsade konstruktioner underutmattningsbelastning förbättra utmattningshållfastheten, vilket kallastunnhetseffekten.I denna avhandling har storlekseffekten på utmattningshållfastheten hossvetsade fogar, undersökts. Utvärderingen bygger på utmattningstestdata somsamlats in från litteraturen och från experiment som utförts i denna studie, samtfinita elementmodellering. Metoden Effektiv Notch Stress (ENS), en lokalutmattningsbedömningsmetod som främst bygger på toppspänningar ochspänningskoncentrationsvärden, har undersökts för svetsade fogar. Dessutomhar det probabilistiska utmattningsbrottet i svetsade fogar analyserats medhjälp av en modelleringsmetod för de svagaste länkarna utifrånspänningsfördelningen i fogen. Svetskvaliteten har en avgörande inverkan på utmattningsprestanda hossvetsade konstruktioner, eftersom svetsar av högre kvalitet minskarspänningskoncentrationer och följaktligen förlänger utmattningslivslängden.En detaljerad analys av svetsprofildata ger värdefulla insikter i källorna tillosäkerhet och variation i utmattningsbeteende, samt sambandet mellansvetsgeometri och utmattningshållfasthet. I den aktuella studien undersöksvariationer i viktiga svetsgeometriparametrar, erhållna från mätningar,noggrant för att bättre förstå hur dessa geometriska skillnader påverkarutmattningsprestanda och tillförlitlighet. Sådana analyser är avgörande för attutveckla strategier för att förbättra svetskvaliteten, förbättrautmattningsmotståndet och säkerställa ett mer förutsägbart strukturelltbeteende under cyklisk belastning.Resultaten från denna avhandling kommer att bidra till utvecklingen avmetoder för bedömning av strukturell tillförlitlighet med avseende påstorlekseffekter. Dessa metoder kommer att stödja industrin i att designalättare, högpresterande produkter med ett lägre koldioxidavtryck, vilket islutändan bidrar därmed till mer hållbara svetsade strukturer. Resultatenindikerar en uttalad tunnhetseffekt, där tunnare plattor uppvisar högreutmattningshållfasthet. Dessutom bidrar förbättrad svetskvalitet, vilketåterspeglas i större svetståradier och vinklar, till att förlängautmattningslivslängden.