1. No category

Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 1 av 9
FE-HB
sid 255
FE-HB
sid 257
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Exempel: I-balk krökt i sin styva riktning
Den längsgående svetsen mot flänsen
utsätts för ett fleraxligt spänningstillstånd.
Exemplet är hämtat från ett
examensarbete vid Chalmers.
Balken belastas med ett böjande moment
genom att balkens ändar tvingas isär av en
pulserande last.
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.1
I exemplet jämförs livslängden beräknad
enligt BSK 07, IIW, British Standard och
DNV-RP-C203.
De beräknade livslängderna jämförs med
uppmätt livslängd erhållen vid provning
av balken, dvs 50% brottrisk används.
Svetsklass B förutsätts
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.2
1
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 2 av 9
FE-HB
sid 258
FE-HB
sid 260
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Beräkning enligt BSK 07:
Storleken på spänningarna bestämdes ur
en finita elementmodell.
Förbandsklasser CII = 80; C = 63
Fyra tänkbara dimensionerande punkter:
Två punkter mitt på balken (vid bockningen)
samt två punkter 120 mm från mittpunkten.
Mittpunkten
r
r
r
r
r
r
83
73
0
78
73
-
Flänsen
117
123
0
118
131
4
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
Förband
30
Kälsvets
Nr
Förband
45
Lådbalk med avstyvningar
Svetsklass
WC
WB
WA
Svetsklass
WC
WB
WA
C
C Anmärkningar
71 50 Manuell
80 56 svetsning
100 63
C
Anmärkningar
56 Svets lagd runt kanter.
63 Angivna C-värden
71 gäller även enkelsidig
avstyvning.
Tillåten spänningsvidd erhålls för respektive
komponent ur:
 2  10
frd  C  Q  dim  
 N
120 mm åt sidan
från mittpunkten
Livet
Nr
SK4 13.3
TechStrat of Sweden AB
6



REV 2 (14-01-28)
1
3
SK4 13.4
2
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 3 av 9
FE-HB
sid 261
FE-HB
sid 262
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
I och med att spänningstillståndet är
fleraxligt (tre spänningskomponenter)
används även interaktionsformeln.
Beräkning enligt IIW:
Förbandsklasser CII = 90; C = 80
No.
 σ r2|| σ 2

τ r2||
r

  1,10


 frd2|| frd2  0,6  f 2 
rd||


Structural Detail
(Structural steel)
323
Ur denna ekvation erhålls livslängden.
För punkten i mitten av balken erhålls
livslängden N = 453 000 cykler
För punkten 120 mm från centrum erhålls
livslängden N = 396 000 cykler.
No.
Structural Detail
(Structural steel)
511
Description
FAT
Continuous manual longitudinal fillet or
butt weld (based on stress range in
flange)
90
Description
FAT
Transverse non-load-carrying
attachment, not thicker than main plate
K-butt weld, toe ground
Two-sided fillets, toe ground
Fillet weld(s), as welded
Thicker than main plate
100
100
80
71
Skjuvspänningsvidden understiger 15% av
normalspänningsvidden, varför skjuvspänningarna försummas.
Beräknad livslängd enligt BSK 07 blir därför
Spänningskomponenterna varierar
samtidigt och i fas, varför de inte skall
vägas samman.
N = 396 000 cykler
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.5
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.6
3
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 4 av 9
FE-HB
sid 262
FE-HB
sid 263
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Livslängden för respektive komponent
erhålls ur:
Beräkning enligt British Standard:
1
 2  10 6  3

frd  FAT  Q  
N


Förbandsklass parallellt: D
Förbandsklass vinkelrätt: F
Följande livslängder erhålls:
Parallella spänningar i mittsnittet av
konstruktionen:
N=2 000 000 cykler
Type
number
4.2
Class
Notes
C
4.3
D
Accidental stop/starts are not uncommon
in automatic processes. Repair to the
standard of a C classification should be
the subject of specialist advice and
inspection and as a result, the use of this
type is not recommended.
For situation at the ends of flange cover
plates see joint type 5.4.
Backing strips, if used, need to be
continuous and either not attached or
attached by continuous fillet welds.
Transversella spänningar i mittsnittet av
konstruktionen:
N=1 209 000 cykler
Parallella spänningar 120 mm åt sidan från
mittsnittet:
N=1 950 000 cykler
Sketch
If the backing strip is attached by
discontinuous fillet welds see type 4.6.
Type
number
10.2
Class
Notes
F
Stress should include the stress
concentration factor due to overall shape
of adjoining structure.
Sketch
Transversella spänningar 120 mm åt sidan
från mittsnittet:
N=1 001 000 cykler
Beräknad livslängd enligt IIW blir därför
N = 1 001 000 cykler
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.7
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.8
4
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 5 av 9
FE-HB
sid 264
FE-HB
sid 265
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Skjuvspänningsvidden understiger 15% av
normalspänningsvidden, varför skjuvspänningarna försummas.
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Följande livslängder erhålls:
Komponenterna beaktas var och en för sig.
Huvudspänningsvidder är dimensionerande
för spricka vid svetstån. Här överensstämmer huvudspänningar med parallella
och vinkelräta spänningar.
Parallella spänningar i mittsnittet av
konstruktionen:
N = 2 490 000 cykler
Transversella spänningar i mittsnittet av
konstruktionen:
N = 928 000 cykler
Parallella spänningar 120 mm åt sidan från
mittsnittet:
N = 2 427 000 cykler
Livslängden beräknas ur:
Transversella spänningar 120 mm åt sidan
från mittsnittet:
N = 768 000 cykler
log N  log C0    d  m  log Sr
Beräknad livslängd enligt British standard
blir därför
N = 768 000 cykler
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.9
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.10
5
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Sida 6 av 9
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Beräkning enligt DNV RP- C203:
Detaljkategori parallellt: C2
Detaljkategori vinkelrätt: E
Huvudspänningsvidder är dimensionerande
för spricka vid svetstån. Här överensstämmer huvudspänningar med parallella
och vinkelräta spänningar.
Livslängden beräknas ur:
log N  log a  m  (log   log1, 3)
(karaktäristisk spänningsvidd divideras
med 1,3 för att erhålla 50% brottrisk)
Om utmattning utan korrosion:
Detaljkategori C2  log a  12, 301
Detaljkategori E  log a  12, 010
t < 25 mm => Detaljkategori E
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.11
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.12
6
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 7 av 9
FE-HB
sid 266
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Provning
Följande livslängder erhålls:
Parallella spänningar i mittsnittet av
konstruktionen:
N = 2 740 000 cykler
Transversella spänningar i mittsnittet av
konstruktionen:
N = 1 210 000 cykler
Parallella spänningar 120 mm åt sidan från
mittsnittet:
N = 2 670 000 cykler
Transversella spänningar 120 mm åt sidan
från mittsnittet:
N = 1 000 000 cykler
Beräknad livslängd enligt DNV-RP-C203
blir därför
Två balkar provades
N = 1 000 000 cykler
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.13
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.14
7
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 8 av 9
FE-HB
sid 266
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Två olika typer av brott erhölls:
Provkropp 1 sprack efter 1 920 000 cykler.
Sprickan uppkom i mittsnittet och
initierades från en ojämnhet i svetsen.
Sprickan gick vinkelrätt svetsen.
FE-HB
sid 267
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
För provkropp 2 upptäcktes sprickan efter
1 193 000 cykler.
Sprickan uppkom i svetstån mot flänsplåten
och löpta parallellt med svetsen.
Initieringspunkt vid svetsdefekt något åt
sidan från mittsnittet.
Medelvärde för provningar:
N = 1 556 500 cykler
OBS! Endast 2 prov!
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.15
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.16
8
Kapitel 13 Fleraxliga spänningar
Sida 9 av 9
FE-HB
sid 268
JÄMFÖRANDE EXEMPEL
Sammanfattning
Resultat enligt
Livslängd, N [belastningscykler]
BSK 07
396 000
IIW/IIS
1 001 000
British Standard
768 000
DNV-RP-C203
1 000 000
Laboratorieförsök
1 556 500
(Svetsarna i provkropparna uppfyllde ej svetsklass B)
Jämförelse av fleraxlighet (samma
förbandsklass för samtliga normer):
Resultat enligt
Livslängd, N [belastningscykler]
BSK 07
711 000
IIW/IIS
1 001 000
British Standard
1 463 000
DNV-RP-C203
1 000 000
Laboratorieförsök
1 556 500
TechStrat of Sweden AB
REV 2 (14-01-28)
SK4 13.17
9
Kapitel 14 Exempel
EXEMPEL
Exempel 1:
- Vilken typ av element är lämplig för
att analysera förbandet nedan?
- Vilka punkter är kritiska?
- Vilken utvärderingsmetod är
lämplig?
- För / nackdelar
a8
LF 2
T =20
T =20
LF 1
TechStrat of Sweden AB
REV 1 (14-01-21)
SK4 14.1
Sida 1 / 6
Kapitel 14 Exempel
EXEMPEL
Exempel 2:
- Vilken typ av element är lämplig för
att analysera förbandet nedan?
- Vilka punkter är kritiska?
- Vilken utvärderingsmetod är
lämplig?
- För / nackdelar
TechStrat of Sweden AB
REV 1 (14-01-21)
SK4 14.2
Sida 2 / 6
Kapitel 14 Exempel
EXEMPEL
Exempel 3:
- Vilken typ av element är lämplig för
att analysera förbandet nedan?
- Vilka punkter är kritiska?
- Vilken utvärderingsmetod är
lämplig?
- För / nackdelar
TechStrat of Sweden AB
REV 1 (14-01-21)
SK4 14.3
Sida 3 / 6
Kapitel 14 Exempel
EXEMPEL
Exempel 4:
- Vilken typ av element är lämplig för
att analysera förbandet nedan?
- Vilka punkter är kritiska?
- Vilken utvärderingsmetod är
lämplig?
- För / nackdelar
Alternativt
TechStrat of Sweden AB
REV 1 (14-01-21)
SK4 14.4
Sida 4 / 6
Kapitel 14 Exempel
EXEMPEL
Exempel 5:
- Vilken typ av element är lämplig för
att analysera förbandet nedan?
- Vilka punkter är kritiska?
- Vilken utvärderingsmetod är
lämplig?
- För / nackdelar
t
TechStrat of Sweden AB
e
REV 1 (14-01-21)
SK4 14.5
Sida 5 / 6
Kapitel 14 Exempel
EXEMPEL
Exempel 6:
- Vilken typ av element är lämplig för
att analysera förbandet nedan?
- Vilka punkter är kritiska?
- Vilken utvärderingsmetod är
lämplig?
- För / nackdelar
TechStrat of Sweden AB
REV 1 (14-01-21)
SK4 14.6
Sida 6 / 6
2014‐03‐30
Exempel 7:
Skiss på förväntat utförande:
En bockkran skall dimensioneras upp
från 35 till 50 tons lyftkraft och
samtidigt skall den utformas med fyra
individuella lyftpunkter i stället för de
två lyftok som finns idag. Hur skall FEmodellen byggas och vilken typ av
element skall
utnyttjas?
Var finns
problemområdena?
Risker?
Möjligheter?
1
2014‐03‐30
Skiss på förväntat utförande:
Foton på nuvarande utformning:
2
2014‐03‐30
Foton på nuvarande utformning:
3
2014‐03‐30
Slutligt utförande:
Slutligt utförande:
4
2014‐03‐30
Slutligt utförande:
Slutligt utförande:
5
2014‐03‐30
Slutligt utförande:
Slutligt utförande:
6
HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER HJÄLPMEDEL FAT‐KLASSER