Telan jäännösjännitysten hallinta kontrolloidulla jäähdytyksellä
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2003
Major/Subject
Lujuusoppi
Mcode
Kul-49
Degree programme
Language
fi
Pages
74
Series
Abstract
Työssä on kehitetty laskentamenetelmä, jonka avulla mallitetaan paperikoneen imutelan käyttäytymistä valmistuksenaikaisessa jäähdytysprosessissa. Tavoitteena on kehittää jäähdytysprosessia siten, että sen avulla telaan syntyy edullinen jäännösjännitysjakauma, joka parantaa telan korroosioväsymisominaisuuksia ja pidentää sen käyttöikää. Tarkastelun kohteena on ns. duplex-tyyppisestä valssatusta ruostumattomasta teräksestä valmistettu imutela. Erityistä huomioita on kiinnitetty duplex-teräksen kaksifaasirakenteesta aiheutuviin materiaalin mekaanisen käyttäytymisen erityispiirteisiin. Työn alkuosassa on esitelty duplex-teräsiä yleisesti keskittyen imutelan käyttöikään oleellisesti vaikuttaviin ominaisuuksiin ja vauriomekanismeihin, nimenomaisesti korrosioväsymiseen. Kaksifaasirakenteen mekaanisen käyttäytymisen mallintamisen kirjallisuuteen on perehdytty ja eräitä duplex-terästen kannalta mielenkiintoisia menettelyjä ja tuloksia on esitetty. Imutelan jäähdytysprosessin mallintaminen on jaettu kahteen osatehtävään. Duplex-teräksen käyttäytymisen kuvaamiseen on kehitetty kaksifaasirakenteeseen perustuva konstitutiivinen malli. Mallissa faaseja käsitellään ominaisuuksiltaan lämpötilariippuvaisina elastis-plastisina viruvina materiaaleina ja faasien keskinäinen vuorovaikutus otetaan huomioon ns. edustava tilavuusalkio -menettelyn avulla (Representative Volume Element, RVE). Toinen osatehtävä käsittää konstitutiivisen mallin implementoinnin telan rakennemallin osaksi, jäähdytysprosessin lämmönjohtumisanalyysin sekä telan mekaanisen käyttäytymisen ratkaisemisen. Lämmönjohtumis- ja rakennemalli on toteutettu Abaqus-elementtimenetelmäohjelmistossa, johon konstitutiivinen malli on implementoitu Fortran-aliohjelmana. Materiaalimalliin liittyviä laskelmia on suoritettu myös Matlab-ohjelman avulla. Kehitettyä mallia hyväksikäyttäen tehtiin joukko jäähdytyssimulaatioita. Simulaatiotulokset osoittavat, että käyttökelpoisilla jäähdytysohjelmien muutoksilla pystytään merkittävästi vaikuttamaan imutelan jäännösjännitysjakaumaan.Description
Supervisor
Määttänen, MauriThesis advisor
Ehrola, JuhaKeywords
residual stresses, jäännösjännitykset, suction roll, imutela, duplex, duplex-teräs, constitutive modelling, materiaalien mallintaminen, dual phase models, kaksifaasimallit, RVE, RVE, FEM, FEM