Utmattning och vibrationer
Utmattning är den klart vanligaste haveriorsaken i mekaniska konstruktioner. Mekanismerna bakom utmattning är oerhört komplexa och oftast dolda för ingenjören som skall dimensionera. Detta beror på att utmattningsförloppet starkt påverkas av lokala egenskaper på mikronivå såsom kornstrukturen, oönskade inneslutningar, svetsdefekter eller repor.
På grund av komplexiteten i de fysikaliska mekanismerna bedrivs utmattningsforskningen vid SP på olika nivåer:
- På övergripande dimensioneringsnivå, där driftsförhållanden analyseras tillsammans med konstruktionens livslängdsegenskaper och där man söker en optimal konstruktion med avseende på säkerhet, ekonomisk livslängd och påverkan på miljö.
- På material- och komponentnivå, där empiriska modeller tas fram med hjälp av spektrumprovning, numeriska beräkningar och stokastisk modellering. Forskningen analyserar även de experimentella metodernas noggrannhet.
- På lokal nivå med avseende på lokalt spänning- och töjningsbeteende i tre dimensioner. Med numeriska beräkningsmetoder har man emellertid numera kunskap om lokal spännings- och töjningsbild, men man saknar bra utmattningsmodeller för lokal belastning. Målet för forskningen är att ta fram nya kriterier baserade på numeriska beräkningar i kombination med experimentella resultat och att därmed bringa livslängdsberäkningen i lika bra kontroll som spänningsberäkningen.
- På mikronivå för att förstå och modellera skademekanismerna.
Forskningen inom utmattningsområdet är starkt inriktad på att lösa verkliga problem inom industrins dimensioneringsarbete. En viktig del är därför kontinuerliga kontakter med industrins expertis inom området. Detta sker i organiserad form inom UTMIS (utmattningsnätverket i Sverige) där SP håller ordförandeskapet. Föreningen bedriver omfattande verksamhet i form av seminarier, kurser och projekt.
Utmattningsproblematiken är av stark interdisciplinär natur. SP har en gemensam forskningsgrupp tillsammans med FCC och Chalmers.