Analysis of rear axle mounting in a tanker semi-trailer

Opinnäytetyössä tutkitaan syitä alumiinisen säiliöpuoliperävaunun rakenteessa ilmenevään ongelmaan. Alumiinisen vaunun telissä sijaitsevassa hitsisaumassa esiintyy toistuvasti käytön aikainen murtuma. Murtumia on esiintynyt vastaavalla alueella kyseisessä vaunumallissa useassa eri vaunussa. Ongelmaa tarkastellaan sekä venymäliuskamittauksin että tietokonemallinnuksin. Teoreettisin menetelmin tarkastellaan saumojen kestäminen staattisessa tilanteessa. Tutkimuksen alussa FEM – analyysillä tarkasteltiin rakennetta ja etsittiin pisteet, joissa suoritettiin tulevat venymämittaukset. FEM-mallinnuksilla tarkasteltiin myös telialustan käyttäytymistä erilaisissa ajon aikaisissa tilanteissa. Venymäliuskamittauksilla selvitettiin kuinka suuria jännityshuippuja rakenteessa ajon aikana ilmenee ja onko tämä syynä saumojen murtumaan. Mittausten perusteella tarkasteltiin rakenteen herkkyys väsymismurtumalle. Ajon aikana toteutetussa mittauksessa havaittiin suuria yksittäisiä jännityshuippuja, mutta jännityshuiput eivät ylittäneet alumiinin murtorajaa. Asiakasyritykselle tuotettiin rakenteen muutosehdotus. Muutosehdotuksen tietokonemallia analysoitiin FEM-mallia apuna käyttäen. Muutosehdotuksessa pyrittiin korjaamaan rakenteen heikot alueet, saaden uudesta rakenteesta mahdollisimman kestävän murtumia vastaan.The subject of this Master of Science thesis was a problem with aluminum tanker semi-trailer. A repeated fracture appears in rear axle mounting of the trailer. This problem was analyzed with strain gage measurements and computer modelling. In the beginning of analysis FEM –model was used to find areas with fracture sensitivity to place strain gages in. FEM-model was also used to study behavior of the axle mounting under load. Strain gage measurements were used to find out the magnitude of stress during operation and if this is the reason for the weld failures. Using recorded data fatigue analysis was performed. Large peak stress points were detected, but they weren’t larger than ultimate stress of aluminum. Alternative structure of the mounting was designed to the target firm. Model of the alternative structure was analyzed using FEM-modeling. The goal was to improve the weak areas of the existing structure, making the structure as failure resistant as possible