Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorHärkegård, Gunnar
dc.contributor.advisorØstby, Petter
dc.contributor.advisorOsen, Vidar
dc.contributor.advisorHaugen, Bjørn
dc.contributor.authorQvale, Paul
dc.date.accessioned2016-09-09T14:01:02Z
dc.date.available2016-09-09T14:01:02Z
dc.date.created2016-06-09
dc.date.issued2016
dc.identifierntnudaim:15322
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2405943
dc.description.abstractFørste del av denne rapporten omhandler en forenklet metode for å gjøre levetidsberegninger vha. weakest link (WL)-teori. Den kan benyttes på elementmetode (FE)-resultater uten bruk av noen tredjeparts postprosessor. Metoden innebærer at man antar en spenningsfordeling over volumet av hvert element basert på kjente størrelser i FE-resultatet. For tre FE-resultater ble det antatt spenningsfordelinger av økende kompleksitet i elementene, fra konstante til kvadratiske, og effektive spenningsamplituder iht. WL-teori ble regnet ut og sammenliknet med analytiske løsninger. Med flere av fordelingene ble det ikke registrert signifikante avvik. Testing på åtte ytterligere FE-resultater viste at utregninger basert på lineære fordelinger estimerte den effektive spenningsamplituden med god nøyaktighet, selv når svært grove elementnett ble benyttet. Resultatene ble sammenliknet med resultater fra LINKpfat, en postprosessor som tar det faktiske spenningsfeltet i betraktning. Med heksaederelementer lå middelverdiene til estimatene innenfor 3% av LINKpfat-løsningen, og standardavvikene på 1%, når FE-modellene hadde to elementer over alle tykkelser og syv elementer per 180 grader krumning. Med tetraederelementer lå middelverdiene innenfor 4%, og standardavvikene innenfor 3%, når modellene hadde tre elementer over tykkelser og tolv elementer per 180 grader krumning - men en feil i LINKpfat skapte ytterligere usikkerhet ved bruk av denne elementtypen. Med begge elementtyper lå avvikene på den konservative siden. Testing utført med middelspenninger produserte liknende resultater. Det ble diskutert hvordan belastning ute av fase, belastning med variabel amplitude (VAL) og komponenter med flere materialsoner kan tas hensyn til. Den forenklede metoden ble testet med Sines' multiaksialitetskriterium og Morrows middelspenningskriterium, men bør være kompatibel også med andre kriterier. Testingen ble utført på Ansys-resultater, men metoden lar seg til en viss grad overføre til bruk sammen med andre FE-programmer. Andre del av rapporten omhandler søking etter en representativ S-N-kurve for sveisene i løpehjul til vannturbiner laget av 13 Cr-4 Ni-stål (13-4) og sammenlikning av denne med en designkurve fra International Institute of Welding (IIW). Det ble antatt at svikt i de sveiste prøvene i tester utført av Zhang et al. var styrt av to konkurrerende mekanismer: sprekkinitiering fra og under overflaten. Basert på denne antakelsen kunne en S-N-kurve med tre helninger for bruk med WL tilpasses testresultatene vha. maximum likelihood method (MLM). Med MLM finnes den mest sannsynlige kurvetilpasningen og dens statistiske fordeling fra testdata. Metoden er dermed velegnet til å tilpasse kurver som skal brukes til WL-beregninger. S-N-kurven antydet at en utmattingsgrense ikke eksisterte. Men konklusjonen baserte seg på en ekstrapolasjon av kurven for levetider utover varigheten av testene og var dermed spekulativ. Behandling av VAL ble diskutert. Tester utført av Huth, av sveiste T-skjøter produsert med de samme metodene som sveisene i et løpehjul, ble brukt til å verifisere S-N-kurven. Levetidene til T-skjøtene var i gjennomsnitt 38% kortere enn de angitt av kurven. Til sammenlikning var levetidene 49 ganger så lange som de funnet fra IIW's FAT 112-kurve og en local stress-tilnærming. Det var imidlertid knyttet usikkerhet til hvilken metode for middelspenningskorreksjon som var best egnet, og valget av metode var avgjørende for utfallet av verifiseringen. Videre ble det observert at S-N-kurven for 13-4-sveiser i luft lå høyere enn resultater fra tester av tilsvarende grunnmaterialer i ferskvann. Dette antyder at kurven er ikke-konservativ for bruk i miljøet i en vannturbin.
dc.languagenob
dc.publisherNTNU
dc.subjectProduktutvikling og produksjon, Produktutvikling og materialer
dc.titleUtmattingsanalyse av løpehjul til vannturbiner utsatt for spektrumsbelastning
dc.typeMaster thesis
dc.source.pagenumber102


Tilhørende fil(er)

Thumbnail
Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel