Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Estimation of Fatigue Life for Welded Gears Using LEFM
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Solid Mechanics (Dept.), Solid Mechanics (Div.).
2017 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

The aim of this thesis is to estimate the high cycle fatigue life of welds using finite element methods and liner elastic fracture mechanics (LEFM). Develop a new method of calculating the fatigue life that can replace the old method in use today at GKN Driveline. This is a continuation of an earlier master thesis1. When gears have been subjected to high cycle fatigue testes, cracks have been observed propagating though the welds and resulted in component failure. The current method of estimating the welds fatigue life has a tendency to overestimate the life and thus a new method with better accuracy is sought after.The crack propagation is simulated by starting with an initial crack in the weld which is then incrementally increased in a pre-determined direction. The energy release rate for each node at the crack tip is calculated using virtual crack closure technique (VCCT). Due to multiaxial loads on the weld, an effective stress intensity factor is used together with a Paris Law type equation to estimate the propagation speed. The total amount of cycles it takes the crack to propagate between each of the increments is then estimated.The results show a good correlation to experimental data and takes approximately 40% longer time compared to the old method. The new method has a high dependency on good material parameters and thus important that these are chosen accurately, which can be especially hard for welds. The results can also be linearized which means that the life can be estimated for different load levels from one single simulation.

Abstract [sv]

Målet med detta arbete har varit att uppskatta utmattningslivslängden för svetsar genom finita elementmetoder och linjär elastisk brottmekanik (LEFM). Skapa en ny metod för att uppskatta livslängden som ska ersätta den nuvarande metoden som just nu används hos GKN Driveline. Detta arbete bygger vidare på ett tidigare examensarbete2 som gjorde hos GKN. I högcykel utmattningsprov har det observerats att sprickor bildas i svetsen som sedan växer tills det ger upphov till ett haveri. Den nuvarande metoden för att uppskatta svetsarnas livslängd har en tendens att överskatta livslängden, vilket har gjort att GKN söker efter en ny metod för att räkna livslängden på deras svetsar.Sprickpropageringen simuleras genom att börja med en startspricka i svetsen som sedan stegvis ökas i storlekt i en förutbestämd riktning. Energi frigörelsen för varje nod längs sprickspetsen beräknas med hjälp av virtuell sprickförslutningsteknik (VCCT). Svetsarna utsätts för fleraxliga laster vilket gör det nödvändigt att använda en effektiv spänningsintensitetsfaktor tillsammans med en Paris Lag liknande ekvation. Med hjälp av detta kan sedan sprickhastigheten mellan de olika stegen beräknas.Resultaten visar god korrelation mot gjorda test samt att den nya metoden tar cirka 40% längre tid än den nuvarande metoden. Den nya metoden är också väldigt beroende på att materialparametrarna, vilket kan vara svåra att erhålla för svetsat gods. Resultaten kan linjäriseras, vilket betyder att olika last nivåer kan undersökas från en simulering.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , p. 46
National Category
Applied Mechanics
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-223946OAI: oai:DiVA.org:kth-223946DiVA, id: diva2:1188262
Subject / course
Solid Mechanics
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-03-07 Created: 2018-03-07 Last updated: 2018-03-07Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2738 kB)32 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2738 kBChecksum SHA-512
a96e3b493ca93624ce5efaa937ec71749b39cc33f12ea8d2dd6a14e0186dc2d21fe27284e18c37295cdd433e8dc32840ce3900e487cc9d456b2b1dfd2286d9d7
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Solid Mechanics (Div.)
Applied Mechanics

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 32 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 161 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf