Fatigue design of welded joints in as-welded and HFMI treated conditions

Chapter 1 aims to introduce the reader to the basis and principles of the local approaches which are going to be employed in this thesis. Two methods have been extracted from the IIW guideline, while the remaining three have been developed in the University of Padua, as describe before. For each methods the advantage and disadvantage are reported. Chapter 2 is the description of the training for the thesis student for the application of NSIFs method, SED and PSM approaches for the fatigue assessment of 2D and 3D welded joints. The data are collected to do a statistical analysis and comparison with the reference design fatigue curves proposed in the literature. Chapter 3 describes the fatigue assessment of specific geometry in as-welded condition in term s of nominal stress, hot-spot stress, equivalent peak stress (PSM) and strain energy density (SED). As in the chapter 2, the data are inserted in their respective design fatigue curve obtained from the literature, in order to define the grade of effectiveness and conservativeness provided by each method. Initially, Chapter 4 introduces the reader to the basis, the principles and the benefits of the post-welded treatment HFMI on welded joints. Subsequently, the fatigue assessment of HFMI treatment welded joints are described, applying the hot-spot method and the PSM combined with the SET for blunt notches [ref]. The re-elaborated data are inserted in their respective design curves in order to define the grade of effectiveness and conservativeness provided by each method. Chapter 5, after a briefly introduction about the misalignment effect on the welded joints, describes the procedure to define the factor kmis to consider the misalignment effect on the fatigue life of the welded joints. Furthermore, in this chapter the misalignment effect is studied on the joints subjected to CAL and VAL condi- tion. A new fatigue design curve is proposed for the welded joints characterized by the presence of axial and angular misalignment. Chapter 6 describes the experimental procedure used for the detection of the membrane stress value and mostly, the bending stress due to the misalignment of the welded joint. In this chapter, the procedure for the calculation of the kmis factor through the experimental data, the formulas obtained from Chapter 5 and the for- mula from IIW guideline [1], are described. Chapter 7 defined the conclusion of this work, describing also the future improvement.

Il Capitolo 1 ha lo scopo di introdurre il lettore alle basi e principi degli approcci locali che sono stati utiliz- zati in questa tesi. Due metodi sono stati estratti dalla normativa IIW, mentre i restanti tre sono stati sviluppati presso l’Università degli Studi di Padova, come descritto precedentemente. Per ciascun metodo sono riportati anche i vantaggi e svantaggi. Il Capitolo 2 è la descrizione dell’addestramento per il tesista per l’applicazione dei metodi NSIFs, SED e PSM per la verifica a fatica di strutture 2D e 3D. I dati ottenuti vengono successivamente raccolti per eseguire una nuova analisi statistica e comparare i risultati ottenuti con le curve proposte nella letteratura di riferimento. Il Capitolo 3 descrive la verifica a fatica di specifiche geometrie di giunti as-welded in termini di ten- sione nominale, tensione di hot-spot, tensione equivalente di picco (PSM) e densità di energia di deformazione (SED). Come nel Capitolo 2, i dati vengono inseriti nelle curve di riferimento ricavate dalla letteratura per poter effettuare una comparazione in termini di numero di cicli per poter capire il grado di efficacia e sicurezza di ciascun metodo applicato. Il Capitolo 4 inizialmente introduce il lettore alle basi, ai principi e ai benefici del trattamento post-saldature HFMI sui giunti saldati. Successivamente, si descrive la verifica a fatica di specifiche geometrie di giunti trattati HFMI, applicando l’hot-spot method e il PSM combinato al SED per intagli smussati. Anche in questo caso i dati vengono inseriti nelle curve di riferimento per poter capire il grado di efficacia e sicurezza di ciascun metodo applicato. Il Capitolo 5, dopo una breve introduzione degli effetti dovuti ai disallineamenti nei giunti saldati, descrive la metodologia utilizzata per poter definire il fattore kmis che tiene conto degli effetti che i disallineamenti hanno sulla vita a fatica dei giunti saldati. In questo capitolo si studia l’effetto dei disallineamenti nei giunti saldati sia in condizioni CAL che VAL e si propone una nuova curva per il design a fatica dei giunti saldati con disallineamenti sia assiali che angolari. Il Capitolo 6 descrive la procedura sperimentale che è stata seguita per poter ottenere il valore delle tensioni membranali e soprattutto di flessione dovuti ai disallineamenti. In questo capitolo si descrive la procedura di calcolo eseguita per poter ricavare il fattore kmis attraverso i dati ottenuti sperimentalmente, le formule ricavate dal Capitolo 5 e le formula prese da normativa. Il Capitolo 7 definisce le conclusioni di questo lavoro descrivendo anche i futuri miglioramenti da poter eseguire