Granular wear - Modell för nötning i materialflödes-beräkningar
Huvudmålet med projektet är att förstå processerna bakom nötning och belastning mellan jordmaterial och flakstrukturer. Att skapa en modell för nötning i avancerade materialflödes beräkningar, för att kunna prediktera plåt livslängder i olika applikationer.
SSAB har under lång tid utvecklat en stark position inom området slitstål. Varunamnet Hardox har blivit det mest kända varunamnet för slitstål över hela världen. Från att från början jobbat med utveckling av slitstål i hårdheterna 400 HBW och 500 HBW har nu produktportföljen vuxit till att innefatta stål från 350 HBW upp till 700 HBW. Som ett led i att bygga upp kunskap och erfarenhet kring slitage- och nötningsproblem har SSAB under tjugo år bedrivit forskning och utveckling inom området tribologi, framförallt abrasion. Under 1990-talet byggdes kunskap upp för att kunna beskriva glidande abrasivt slitage på stålplåt, en kunskap som omsatts till en beräkningsmodell. Denna beräkningsmodell klarar av att i ett bestämt fall av glidande slitage under samma förhållande beräkna det relativa slitage, och därmed också den livslängd som en annan plåt med annan hårdhet skulle resultera i. De senaste 5 åren har modeller vidareutveckla för att också gälla erosion samt abrasiv stöt.
Ett naturligt nästa steg är att kunna koppla samman denna beräkningsmodell för relativt slitage med simuleringar av materialflöden och på så sätt få en grund för vidare förståelse av de verkliga situationer av abrasivt slitage som finns i industriella processer. Med de verktyg som under de senaste åren utvecklats för just flödessimuleringar, främst smoothed particle hydrodynamics (SPH) metoden, diskreta element metoden (DEM), element free Galerkin (EFG), och partikel finita element metoden (PFEM), ses som en möjlighet att förverkliga denna strävan. Ett utvecklat analysverktyg som tar i beaktande både de verkliga materialflödena, kopplat till en slitageberäkningsmodell skulle öppna upp ett helt nytt forskningsfält och möjliga arbetsområden.
En viktig forskningsfråga är vilka process- och materialrelationer har största betydelsen för nötning. För att effektivare kunna analysera och simulera en strukturs slitage och nötning måste materialflöden och slitageberäkningsmodell kopplas. I forskningsarbetet kommer även en experimentell analysmetod för nötning att utvecklas. Den framtagna metoden skall sedan implementeras i en programvara för allmän tillgång inom industrin. En viktig del blir även att validera beräkningsmodeller mot experimentella mätningar av materialflöden och slitage.
Projektet finansieras av SSAB EMEA.
Doktorand: Dan Forsström
Huvudhandledare: Pär Jonsén, Hållfasthetslära LTU
Biträdande Handledare: Mats Oldenburg, Hållfasthetslära LTU och Patric Waara, SSAB EMEA