G hegskolen i oslo. Faglig veileder: A. Gje5$if}Q --- I ~k.~amen~ ", Emnekode: Dynamisk Belastede Kqnstr~!< jq!j~r- - LO523M - Dato:! 2~ -gq!

Transkript

1 I G hegskolen i oslo tmne: Emnekode: Dynamisk Belastede Kqnstr!< jq!jr- - LO523M - GruPIpe(r): Dato: 3MO, 2MF! 2 -gq!it Eksamensoppgav Antal! sider (inkl. Antal! oppgaver: en bestar av: forsiden):.t 5 Faglig veileder: A. Gje5$if}Q --- I k.amen ", {)J I.I: Antal! vedlegg: i 1 ' I Tillatte hjelpemidler Kalkulator, fagets formelsamling og "Formler og tabeller" forfatter john Haugan. Kandidaten ma selv kontrollere at oppgavesettet er fullstendig. Ved eventuelle uklarheter i oppgaveteksten skal du redegj0re for de forutsetninger du legger tit grunn for 10sningen. Avdellng for Ingenlerutdannlng. Cort.Adelersgate Oslo. iu@hio.no tit: faks:

2 Eksamen aprii2006. Dynamisk 8elastede Konstruksjoner. Oppgave 1,2,3,4 og 5 teller like mye. Aile mellomregninger skal vises. Oppgave1 1 a. Definer: middelspenning, spenningsvidde og lastsykel med hjelp av figur 1. 1 b. Tegn geometriske forbedringer for sveisegeometrien i figur 2. 1c. Hvorfor glr settherding en utmattningsfordel? 1 d. Hvilken NOT metode ville du brukt til sjekke limingen av karbonfiber komponenter? Grunngi svaret. Figur 1. Definisjoner Rgur 2. Sveisegeometri Oppgave 2 2a. Hvordan pvirker et krombelegg utmattningslivet til en detalj? Grunngl svaret. 2b. Hva var det sam var foranledningen til utviklingen av Damage Tolerance filosofien 1 2c. Hvordan velger man en inltiell sprekkst0rrelse i bruddmekanikken? 2d. Ved hvilket tilfelle kan vi f utmattning sam starter under overflaten? 1

3 Oppgave 3 r=6mm D=60mm d=50mm M( M Akselen i figuren er utsatt for et vekslende moment pa 600 Nm. Materialet er St Sn-kurve vedlagt under. Overflatefaktoren er CF = 0,70 Kjervfaktoren er Kf= 0,04 + 0,96 Kt St0rrelsefaktoren er Cs = 0,86 Regn ut sikkerhet mot utmattningsbrudd for kjerven med hjelp av et Haig-diagram. Tegn diagrammet. 2

4 Oppgave4 Detaljen under blir belastet med to serier med krefter som vist under. Hva blir sikkerhetsfaktoren for beregnet levetid med linjr delskadeteori? Serie 1: Kraften varierer mellom 0 og 500 KN, antall sykler er Serie 2: Kraften varierer mellom 0 og 200 KN, antall sykler er r=6mm,4===:==::=: c D=65mm d=50mm F - d F ), Spenningsvidde (MPa) ""'- r'o 100, N - lastvekslinger Oppgave 5 Sa. En aksel i en girkasse blir belastet som f0lger: 6o=200MPa m=3 C = f = 2,0 (forenklet) Anta en initell sprekklengde p O,5mm og en kritisk sprekklengde p 6mm. Hva blir levetiden, N? Sb Ved hvilke antall sykler bor akselen inspiseres. 3

5 ( n Formelsamling for Utmattning og Bruddmekanikk 1. Reduksjonsfaktorer for beregning av tillatt spenning: CF: Overflatefaktoren K, : Kjervfaktoren : Spenningskonsentrasjonsfaktoren, inngar i Kf) Cs: St0rrelsesfaktoren SF: Sikkerhetsfaktoren CL: lastfaktoren CE: Milj0 og egenspenningfaktor c, =1-0,22 (log Ra>O.64 -log au + 0,45 (log Ra> 0,53 1\ Overflateruheten Ra i Jim, O'u i MPa. Cs = n ( f A = 10mm A n = 0,10 + 0, K,= 1 +q-1) r = kjervradius a=o,o254)«( 0' Palmgren-Miner, linjr delskadeteori. k 1: =.::L 181 Ni =1 3. Spenningskonsentrasjoner (SCF) for sveiste detaljer. 4. Linjr Elastisk BruddMekanikk - LEBM S.Paris likning Formelsamling - Bruddmekanikk

6 6. Fasthets og utmattningsdata I St37-2 NS USt37-2 NS USt37-2 NS12123 St37-3 St44-2 St44-3 NS NS12142 NS (1) I Strekk- Flytegrense MPa (2) l Utmattingsleytid (3) fasthet I Strekk- MPa R 0- "f'! It.$:16 16<t 40 j 4O<t $63 163<t $80!SO<t 100 u R RR R RR St52-3 INS 1215] RR ) U = Utettet, R = Halvtettet eller tettet, RR = Tettet og tinkornbehandlet 2) Flytegrensen er avhengig av godstykkelsen t. 3) Basert p1 Hutte I, 28 oppl. s L trykk i Kvalitet I Standard Desok sydasjon B0Y-! ning O'o-MPa O'D-MPa!otl60 IO:!:190 13O:f:130lS0:f:1S0 O:tl6C lot O:t130 15O:t150 O:tlSC 145f145 IO:t16C 130I130 0 :t 240 O::!:280 19O:t190t225:t225 I Kvalitet Standard Desok!sydaw I sjon (1) Flytegrense MPa (2) Utmattingsleveti- (3) Strekk- IB0Y- I Strekkfasthet MPa R"" 0' t.s:16 16<t,S4C 4O<t :5 63 j163<t.$:80 j 80<t 100 trykk I IGo-MPa l",n9 I 0'0 - MPa IStSo-2 INS13234 R :!: 220 i 0 :t O:t180210:t210 R ISt60-2 NS f 250 i O::t G :!: :t24() R!St7o-2 NS o:t: t O:t:240280:t28() 1) U = Utettet, R = Halvtettet eller tettet, RR = Tettet og finkombehandlet 2) Fiytegrensen er avhengig av godstykkelsen t. 3) Basert pa Hutte I, 28 oppl. s Formelsamling - Bruddmekanikk

7 Kt Spenningskonsentrasjons faktor Kt Strekkbelastning Aksel med avtrapping 2.5 r l\k 1.9 " I 1.8 :,( t h.- O'.. I". -\- i"' rid 1 0, 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 3 Formelsamling - Bruddmekanikk

8 Kt \'J ,7 '-,\ )':} t=r (sirkulrer) "D/d= co r-d/dl 1, r I ;;;;::::: r ,02 0,04 0,06 0,080,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 rid 4 Formelsamling - Bruddmekanikk

9 Kt Ii, ',! ( iirkula: r> DId '"c 1.6 r-- 1.D/d= 1.5 1: 1.4 f" 1.3 " ,3 1,2 t-- 1::: ,020,04 0,06 0,08 0,10 0, ,16 0,18 0, ,26 0,28 0,30 rid 5 Formelsamling - Bruddmekanikk

10

11 Kt 3, Spenningskonsentrasjons faktor Kt Torsjon Aksel med avtrapping 2.4 T I'r- T 1.8 \ I I I ' r ;;;;: 1.1 r ,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 rid 7 Formelsamling - Bruddmekanikk

12