Analyse av utmattingspåkjente komponenter til Stirlingmotor

Abstract

Denne masteroppgaven beskriver vurdering med fokus på utmatting av krysshode og stempelstang i en Stirling varmepumpe. Komponentene er utsatt for et stort antall vekslende belastninger i tillegg til kraftig forspenning. Rapporten inneholder en kort beskrivelse av hva en Stirlingmotor er. Den inneholder også en beskrivelse av utmatting med fokus på høysyklus utmatting relevant for stål og støpejern. Kraften som virker i stempelstangen er definert ut fra et ønske om fremtidig belastning. Forspenningen som følge av montering er målt av Single Phase Power, og oppskalert for å passe den økte belastningen. Videre er det brukt statisk simulering i NX 7.5 for å gjøre en detaljert analyse av spenningene som oppstår i komponentene. Analysen er gjort med delene sammenkoblet for å ta hensyn til forspenningene og den statiske friksjonen mellom stempel og stempelstang. I NX 7.5 blir det gjort en grundig vurdering av spenningstilstandene for å identifisere områdene på krysshodet og stempelstangen som er mest utsatt for utmatting. Spenningene funnet ved hjelp av NX 7.5 blir brukt som utgangspunkt til vurdering i forhold til utmatting. I utmattingsvurderingen blir det i hovedsak konstruert et Haigh-diagram med nødvendige reduseringer for hver av komponentene. Krysshodet viser seg ikke å tåle den ønskede belastningen, og det blir derfor gjort endringer av dets geometri for å få ned spenningene. Det fokuseres på å gjøre endringene slik at krysshodets masse øker minst mulig. Modelleringen av det nye krysshodet beskrives, og resultatene fra simuleringene med det nye krysshodet behandles. Forslag til videre arbeid blir også gitt.