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
Infuence of the modelling of truss joints made of hollow tube sections in finite element models
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM).
2019 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Inverkan av modelleringen av fackverksleder uppbyggda av ihåliga rör proler i nita elementmetoden (Swedish)
Abstract [en]

Several boom segments form the crane boom. These segments are often truss structures formed out of circular hollow sections, which are welded together forming the truss joints. A adequate modelling of these truss joints is very important for operational strength and life. Due to the large boom sizes, efficient models are used in the finite element method, generally built of beam elements. These models have problems capturing the proper bending moments working in the truss joints. This is caused by a insufficient portrayal of the joint stiffness. In the literature several modelling techniques with beam elements are proposed, which capture the joint stiffness better. These different modelling methods are implemented in a parametric boom section and compared with a shell element FE model. From this comparison the most appropriate modelling method is selected, which improve the portrayal of internal loads and nominal stresses. With these improved nominal stress values, it is investigated to implement a different fatigue assessment. The structural stress can be calculated from the nominal stress in combination with stress concentration factor (SCF) equations. To implement the structural stress method as fatigue assessment, several modelling and extrapolation methods have been compared. Which lead to a method for evaluating the structural stress in a efficient matter. This method is compared with existing SCF K truss joint equations, from which a new set of SCF equations is derived. These equations are constructed from a larger dataset, hold a wider validity range and fit better with the FE models. When applying these SCF equations with the improved beam modelling method in a boom section, the structural stress is not adequately captured. This is caused by unsymmetrical stressed braces in the K truss joints. Both the modelling methods and SCF equations account for uniformly stressed braces forming the truss joints. More research needs to be conducted to this uneven behaviour. If the structural stress method needs to be implemented with efficient FE models, submodels out of shell elements combined with beam elements are recommended. For fatigue evaluation with the nominal stress method, beam models which account for the local joint flexibility give sufficient realistic results.

Abstract [sv]

Flera kranarmsegment bildar kranarmen. Dessa segment är ofta fackverk utformade av cirkulära ihåliga profiler, som är sammansvetsade och bildar fackverkslederna. En ordentlig modellering av dessa fackförband är mycket viktig för dess driftsstyrka och livslängd. På grund av storleken används finita elementmetoden, vanligtvis uppbyggt av balkelement. Dessa modeller har problem med att beräkna de korrekta böjmomenten som uppstår i fackverkslederna. Detta orsakas av en otillräcklig beskrivning av ledstyvheten. I litteraturen föreslås flera modelleringstekniker med balkelement som tar hänsyn till ledens styvhet bättre. Dessa olika modelleringsmetoder implementeras i en parametrisk kranarmsektion och jämförs med en FE-modell med skalelement. Med denna jämförelse väljs den mest lämpliga modelleringsmetoden, vilket bör förbättra skildringen av interna belastningar och nominella spänningar. Med dessa förbättrade nominella spänningsvärden, undersöks det att genomföra en annan utmattningsbedömning. Den strukturella spänningen kan beräknas utifrån den nominella spänningen i kombination med spänningskoncentrationsfaktor- (SCF) ekvationerna. För att implementera strukturella spänningsmetoden som utmattningsbedömning, har flera modellerings- och extrapoleringsmetoder jämförts. Detta leder till en metod för att utvärdera den strukturella spänningen effektivt. Denna metod jämförs med befintliga SCF-ekvationer, från vilka en ny uppsättning SCF-ekvationer härleds. Dessa ekvationer är konstruerade från en större datauppsättning, har ett bredare giltighetsområde och passar bättre med FE-modellerna. När man applicerar dessa SCF-ekvationer med den förbättrade balkmodelleringsmetoden i en kranarmsektion, uppsamlas strukturella spänningar inte tillräckligt, detta orsakas av ojämna spänningar i diagonalelementen i fackverkslederna. Både modelleringsmetoderna och SCF-ekvationerna tar hänsyn till jämnt spända diagonalelement som uppstår i fackverkslederna. Mer forskning bör göras över detta ojämna beteende. Om den strukturella spänningsmetoden måste implementeras med effektiva FE-modeller, rekommenderas undermodeller av skalelement kombinerade med balkelement. För utmattningsutvärdering med den nominella spänningsmetoden, ger balkmodeller som tar hänsyn till den lokala ledflexibiliteten tillräckligt realistiska resultat.

Place, publisher, year, edition, pages
2019. , p. 103
Series
TRITA-ITM-EX ; 2019:568
Keywords [en]
Truss joints, Circular Hollow Sections (CHS), Fatigue, Finite Element Modelling (FEM), Crane, Boom section, Local joint exibility (LJF), Stress concentration factors (SCF)
Keywords [sv]
Fackverksled, Cirkulära ihåliga proler, Utmattning, Finita Elementmetoden (FEM), Kran, Kranarmsektion, Lokal ledexibilitet, Spänningskoncentrationsfaktorer.
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-263912OAI: oai:DiVA.org:kth-263912DiVA, id: diva2:1371101
External cooperation
Liebherr-Werk Nenzing GmbH
Supervisors
Examiners
Available from: 2019-11-21 Created: 2019-11-19 Last updated: 2019-11-21Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7697 kB)1 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7697 kBChecksum SHA-512
953954abdec8ba1a819ba9d218e30855652bb4240d6866e43468dd1891e66fc9497e58fd9b217c478c629b5efd6fd9474f61c72e16616b5640a2ab62dd62d2fb
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
School of Industrial Engineering and Management (ITM)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1 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: 1 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