Strain gauge measurements and fe-analysis of timber truck's trailer's frame
Leppänen, Toni (2020)
Diplomityö
Leppänen, Toni
2020
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020051127225
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2020051127225
Tiivistelmä
The goal of this master’s thesis was to define maximum global and local loadings in Jyki’s timber truck’s trailer frame. At first trailer’s frame was analyzed by FEM in static situations which gave the locations for maximum stresses and strains. From these results measurement plan was made for strain gauge measurements. The plan included static, controlled and continuous measurements. Static and controlled measurements results were compared to FE-models and resulted dynamic multipliers for different loading cases. Continuous measurements resulted equivalent loads for each strain gauge for each road type.
Based on FE-models and measurement results the most critical weld joint was selected from trailer’s frame. Jyki provided a test specimen from this weld from which weld toe radius and residual stresses were measured. A four-point bending test was designed for this test specimen which measured weld’s lifetime. The specifications for the test were got from FE-models which also were used to design the pressing tool. With the result of the test true FAT-class was calculated.
Based on continuous measurements and measurements made to the test specimen weld joint’s lifetime was calculated with 4R-method. This result was compared to Hot Spot calculation’s result. Diplomityössä haluttiin selvittää Jykin puutavara-auton perävaunun suurimmat globaalit ja paikalliset kuormitukset käytön aikaisissa tilanteissa. Perävaunua tutkittiin ensin FE-mallilla staattisissa tilanteissa, joista saatiin paikallistettua suurimmat rasitukset. Näiden tulosten perusteella laadittiin tutkimussuunnitelma venymäliuska mittauksia varten. Mittaukset koostuivat staattisista tilanteista, kontrolloiduista ajoista ja pitkäaikaismittauksesta. Staattisilla ja kontrolloiduilla mittauksilla saatiin vertailu tuloksia FE-malleille ja dynaamiset kertoimet eri ajotilanteista. Vastaavasti pitkäaikaismittauksista saatiin ekvivalentit kuormitukset jokaiselle liuskalle ajetuille eri tietyypeille.
FE-malleihin ja mittaustuloksiin perustuen valittiin kriittisin hitsausliitos perävaunun rungosta. Tästä saatiin Jykiltä mittauksia vastaava mallikappale, josta mitattiin hitsausliitoksen reunaviivan pyöristyssäteet ja jäännösjännitykset. Tälle mallikappaleelle suunniteltiin nelipistetaivutuskoe, jossa mitattiin hitsausliitoksen elinikä sykleissä. Testiin tarvittavat mitta- ja voimatiedot saatiin FE-mallista, jonka avulla myös painintyökalu suunniteltiin. Testin tuloksella saatiin laskettua liitoksen todellinen FAT-luokka.
Pitkäaikaismittausten ja koekappaleelle suoritettujen mittausten perusteella kriittisimmälle hitsausliitokselle laskettiin elinikä 4R-menetelmällä. Tätä tulosta verrattiin Hot Spot-metodilla laskettuun vertailuarvoon.
Based on FE-models and measurement results the most critical weld joint was selected from trailer’s frame. Jyki provided a test specimen from this weld from which weld toe radius and residual stresses were measured. A four-point bending test was designed for this test specimen which measured weld’s lifetime. The specifications for the test were got from FE-models which also were used to design the pressing tool. With the result of the test true FAT-class was calculated.
Based on continuous measurements and measurements made to the test specimen weld joint’s lifetime was calculated with 4R-method. This result was compared to Hot Spot calculation’s result.
FE-malleihin ja mittaustuloksiin perustuen valittiin kriittisin hitsausliitos perävaunun rungosta. Tästä saatiin Jykiltä mittauksia vastaava mallikappale, josta mitattiin hitsausliitoksen reunaviivan pyöristyssäteet ja jäännösjännitykset. Tälle mallikappaleelle suunniteltiin nelipistetaivutuskoe, jossa mitattiin hitsausliitoksen elinikä sykleissä. Testiin tarvittavat mitta- ja voimatiedot saatiin FE-mallista, jonka avulla myös painintyökalu suunniteltiin. Testin tuloksella saatiin laskettua liitoksen todellinen FAT-luokka.
Pitkäaikaismittausten ja koekappaleelle suoritettujen mittausten perusteella kriittisimmälle hitsausliitokselle laskettiin elinikä 4R-menetelmällä. Tätä tulosta verrattiin Hot Spot-metodilla laskettuun vertailuarvoon.