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
Fatigue Life Analysis of Weld Ends: Using FE-Calculations and Mechanical Testing
Blekinge Institute of Technology, Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering.
2018 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

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.

Abstract [sv]

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.

Place, publisher, year, edition, pages
2018.
Keywords [en]
Comparison, Effective notch method, Testing, Weld End
Keywords [sv]
Jämförelse, Effective notch metoden, Provning, Svetslut
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:bth-16787OAI: oai:DiVA.org:bth-16787DiVA, id: diva2:1232522
External cooperation
Toyota Material Handling Europe
Subject / course
Degree Project in Master of Science in Engineering 30.0
Educational program
MTACI Master of Science in Mechanical Engineering
Presentation
2018-05-29, J1610, Karlskrona, 09:00 (Swedish)
Supervisors
Examiners
Available from: 2018-07-12 Created: 2018-07-11 Last updated: 2018-07-12Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3432 kB)52 downloads
File information
File name FULLTEXT02.pdfFile size 3432 kBChecksum SHA-512
ac5ea5d99fed88bb3bad0dffb37c660f07a632318dbfa80038dc17aeb0260dd82bb39af5298ae62a7fa74da65738bb051326b1d27a4dc5fc1a6c133db232321e
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Ljungdahl, Victor
By organisation
Department of Mechanical Engineering
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 52 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: 231 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