FE-analyysin hyödyntäminen tuoli-standardien EN 1728:2012 ja EN 16139:2013 mukaisessa testauksessa : tapaustutkimus
Rosenberg, Niko (2023)
Huom!
Sisältö avataan julkiseksi: 13.04.2025
Sisältö avataan julkiseksi: 13.04.2025
Diplomityö
Rosenberg, Niko
2023
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023032332872
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2023032332872
Tiivistelmä
Tässä työssä selvitettiin, kuinka elementtimenetelmää voidaan hyödyntää huonekalujen suunnittelussa ja kuinka eri mitoitusmenetelmät siihen soveltuvat. Käytetyt metodit olivat staattisen kestävyyden osalta von Mises ja Maksimileikkausjännitys. Väsymislaskennassa käytettiin rakenteellisen jännityksen ja tehollisen lovijännityksen menetelmiä. Tämän lisäksi rakenteellisen jännityksen menetelmän yhteydessä hot spot jännitykset määriteltiin kolmella eri menetelmällä. Menetelmät olivat pintaa pitkin ekstrapolointi, paksuuden yli linearisointi ja juuren puolen jännitysten laskennan osalta Fricken menetelmä, jossa jännitykset linearisoitiin hitsin kateettipintaa pinta.
Staattisen laskennan perusteella väsymiskestävyys määritettiin pienahitsille ja tulppahitsille. Väsymislaskennan tulokset poikkesivat hieman toisistaan tehollisella lovimenetelmällä laskettuna ja rakenteellisen jännityksen menetelmällä laskettuna. Eroavaisuudet johtuvat pääasiassa Creo Simulaten rajoituksista verrattuna perinteisiin laskentaohjelmiin. Rakenteeseen tehtiin hieman muutoksia rakenteellisen jännityksen laskennan aikana. Rakenteeseen tehtäviä muutoksia varten hitsi avattiin ja sen todelliset tunkeumat tutkittiin. Näiden muutosten jälkeen rakenne saatiin kestämään molemmilla menetelmillä. In this thesis work, scope was to investigate, how the finite element method can be utilized in furniture design and how different analyzing methods are suitable for it. The methods used were Von Mises and Maximum Shear Stress for static strength and for fatigue calculation, structural stress approach and effective notch stress methods were used. In addition, in conjunction with the hot spot method, hot spot stresses were defined using three different methods: surface extrapolation, linearization over thickness, and Fricke’s method for root side stress calculation, where stresses were linearized over the leg plane in the extension of the root face.
Based on static analysis, the fatigue strength was determined for fillet welds and plug welds. The results of fatigue calculations differed slightly between the effective notch stress method and the structural stress method. The differences were mainly due to restrictions in Creo Simulate compared to traditional calculation programs. The structure was slightly modified during the structural stress calculation. For these modifications, the weld from real structure were cut open, and its actual penetration was examined. After these modifications, the structure was able to withstand both methods.
Staattisen laskennan perusteella väsymiskestävyys määritettiin pienahitsille ja tulppahitsille. Väsymislaskennan tulokset poikkesivat hieman toisistaan tehollisella lovimenetelmällä laskettuna ja rakenteellisen jännityksen menetelmällä laskettuna. Eroavaisuudet johtuvat pääasiassa Creo Simulaten rajoituksista verrattuna perinteisiin laskentaohjelmiin. Rakenteeseen tehtiin hieman muutoksia rakenteellisen jännityksen laskennan aikana. Rakenteeseen tehtäviä muutoksia varten hitsi avattiin ja sen todelliset tunkeumat tutkittiin. Näiden muutosten jälkeen rakenne saatiin kestämään molemmilla menetelmillä.
Based on static analysis, the fatigue strength was determined for fillet welds and plug welds. The results of fatigue calculations differed slightly between the effective notch stress method and the structural stress method. The differences were mainly due to restrictions in Creo Simulate compared to traditional calculation programs. The structure was slightly modified during the structural stress calculation. For these modifications, the weld from real structure were cut open, and its actual penetration was examined. After these modifications, the structure was able to withstand both methods.