Etutelin rungon väsymiskestävyyden tarkastelu hot spot-menetelmää käyttäen
Vesalainen, Samuli (2017)
Kandidaatintyö
Vesalainen, Samuli
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201706087061
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201706087061
Tiivistelmä
Tässä kandidaatintyössä tutkittiin kohdeyrityksen valmistamaa kuorma-auton perävaunun etutelin runkoa ja siihen kohdistuvia rasituksia. Tarkoituksena oli saada vertailukelpoista tietoa kohdeyrityksen valmistaman runkorakenteen jännityskeskittymien sijainnista sekä niiden suuruuksista. Tulosten perusteella kohdeyritys pystyy vertailemaan erilaisia etutelin runkorakenteita ja selvittämään minkälainen runkorakenne olisi mahdollisimman kestävä, kevyt ja toiminnallisesti paras vaihtoehto tulevaisuudessa.
Tutkimus perustui FE-laskentaan (Finite Element Method), mikä suoritettiin Abaqus CAE 6.14 nimisellä FE-analyysiohjelmalla. Etutelin rungosta tehtiin kuorimalli, jonka mitat mukailivat todellisen rakenteen mittoja. Tämän jälkeen runkorakenteeseen asetettiin neljä erilaista kuormitusvariaatiota, joiden avulla runkoon syntyvät jännityskeskittymät ja niiden suuruudet saatiin selville. Käytettävät kuormitusvariaatiot valittiin yhdessä kohdeyrityksen kanssa ja ne on pyritty valikoimaan sen mukaan, millaisille kuormituksille käytössä olevat rakenteet voisivat altistua.
FE-analyysin perusteella runkoon muodostui kolme kriittistä kohtaa, joita tarkasteltiin kaikissa neljässä eri kuormitusvariaatiossa. Tuloksiin taulukoitiin neljän kuormitusvariaation aiheuttamat hot spot-jännitykset, jokaisessa kolmessa kriittisessä pisteessä. Jännitysten perusteella laskettiin myös kriittisten pisteiden viitteelliset kestoiät, joiden perusteella voidaan arvioida, mikä kriittisistä pisteistä murtuisi ensimmäisenä. On kuitenkin otettava huomioon, että kaikkia kuormitusvariaatioita ei välttämättä tule samassa suhteessa, joten kestoiät eivät suoraan kerro mikä piste todellisessa käytössä olisi heikoin. The main purpose of this Bachelor’s thesis was to examine target company’s truck trailer’s front framework and stresses applied to it. The aim was to get comparable information about the front framework’s stress concentrations’ locations and sizes. Based on the results, target company can compare various front frameworks and find out what kind of framework would be the strongest, lightest and functionally the best option in the future.
The research was practically based on FE-calculation (Finite Element Method), which was performed with Abaqus CAE 6.14 computer program. A computer model was made from the front framework with dimensions adapted from the real construction. After this, four different stress variations were applied to the front framework with the aim to locate stress concentrations’ locations and sizes. Used stress variations in this research were selected in cooperation with the target company. The selection was based on possible stress variations that could emerge in the construction.
Based on FE-calculation, three critical locations emerged in the front framework. These locations were examined with all four stress variations. Hot spot-stresses caused by the four stress variations in every three critical locations were tabulated. The critical locations’ approximate durability was calculated based on the stresses. The weakest location can partially be seen from the calculated durability. It is still important to notice that all the stress variations will not necessarily emerge with same ratio, so the calculated durability will not tell directly which location would be the weakest in reality.
Tutkimus perustui FE-laskentaan (Finite Element Method), mikä suoritettiin Abaqus CAE 6.14 nimisellä FE-analyysiohjelmalla. Etutelin rungosta tehtiin kuorimalli, jonka mitat mukailivat todellisen rakenteen mittoja. Tämän jälkeen runkorakenteeseen asetettiin neljä erilaista kuormitusvariaatiota, joiden avulla runkoon syntyvät jännityskeskittymät ja niiden suuruudet saatiin selville. Käytettävät kuormitusvariaatiot valittiin yhdessä kohdeyrityksen kanssa ja ne on pyritty valikoimaan sen mukaan, millaisille kuormituksille käytössä olevat rakenteet voisivat altistua.
FE-analyysin perusteella runkoon muodostui kolme kriittistä kohtaa, joita tarkasteltiin kaikissa neljässä eri kuormitusvariaatiossa. Tuloksiin taulukoitiin neljän kuormitusvariaation aiheuttamat hot spot-jännitykset, jokaisessa kolmessa kriittisessä pisteessä. Jännitysten perusteella laskettiin myös kriittisten pisteiden viitteelliset kestoiät, joiden perusteella voidaan arvioida, mikä kriittisistä pisteistä murtuisi ensimmäisenä. On kuitenkin otettava huomioon, että kaikkia kuormitusvariaatioita ei välttämättä tule samassa suhteessa, joten kestoiät eivät suoraan kerro mikä piste todellisessa käytössä olisi heikoin.
The research was practically based on FE-calculation (Finite Element Method), which was performed with Abaqus CAE 6.14 computer program. A computer model was made from the front framework with dimensions adapted from the real construction. After this, four different stress variations were applied to the front framework with the aim to locate stress concentrations’ locations and sizes. Used stress variations in this research were selected in cooperation with the target company. The selection was based on possible stress variations that could emerge in the construction.
Based on FE-calculation, three critical locations emerged in the front framework. These locations were examined with all four stress variations. Hot spot-stresses caused by the four stress variations in every three critical locations were tabulated. The critical locations’ approximate durability was calculated based on the stresses. The weakest location can partially be seen from the calculated durability. It is still important to notice that all the stress variations will not necessarily emerge with same ratio, so the calculated durability will not tell directly which location would be the weakest in reality.