Development of accelerated durability tests for large mechanical components based on scaling laws

Het bepalen van de levensduur van een dynamisch en multi-axiaal belastemechanische component is een kritische en vaak tijdrovende stap in de ontwerpcyclus van een product. Uit de praktijk blijkt dat het zeer moeilijk is om op analytische wijze met traditionele ontwerpregels en veiligheidsfactoren betrouwbare constructies te ontwerpen binnen een vooropgestelde tijdslimiet. Simulaties met numerieke modellen bieden hier een uitkomst maar de nauwkeurigheid van deze methodes blijft beperkt. Daarom zijnfysische experimenten op prototypes vandaag nog steeds noodzakelijk om de levensduur van nieuwe ontwerpen te bepalen. Conventionele levensduurtesten vergen echter veel tijd en middelen en worden om die reden vaak beperkt tot een minimum met een grotere onzekerheid op de levensduurbepaling tot gevolg. In deze thesis wordt daarom een methodologie voorgesteld voor nauwkeurige en versnelde levensduurtesten op basis van schaalwettenvoor mechanische vermoeiing. De beschreven methode focust op de levensduurbepaling van grote componenten op basis van vermoeiingsgegevens van tijds- en kost-efficiënte experimenten op kleine schaalmodellen. De optredende schaaleffecten worden bestudeerd met experimentele data en numeriek bepaalde spanningsvelden van hoogbelaste materiaalzones in gekerfde proefstukken. Deze aanpak wordt gevalideerd op aluminium proefstukken onder fluctuerende trekbelasting en titanium proefstukken onder alternerendebuigbelasting. Verder wordt de toepasbaarheid van laagsgewijze productietechnieken voor het bestuderen van schaaleffecten bij vermoeiing besproken en komt het ontwerp en de realisatie van een unieke, meerassige vermoeiingstestbank voor validatie van schaalwetten aan bod.

Trefwoorden:Betrouwbaarheid, Vermoeiing

Disciplines:Materiaalwetenschappen en -techniek niet elders geclassificeerd

Project type:PhD project