Structural details in lightweight aluminium crafts: Ways of improving structural reliability by applying “safe life” vs. “fail safe” principles

 

Carlos Matias*, Paulo P. Silva**, Rui F. Martins *

 

*Universidade Nova de Lisboa, Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial, Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT/UNL), Campus de Caparica, 2829-516 Caparica, Portugal, rfspm@fct.unl.pt

 

**Marinha Portuguesa, Direcção de Navios, Departamento de Estudos, Base Naval de Lisboa, 2800-001 Alfeite, pires.silva@marinha.pt

 

ABSTRACT: This paper presents the results of investigations into static and dynamic properties of structural details of lightweight aluminium crafts, made of 5000 and 6000 aluminium alloys. Material and structural analyses were performed using both finite element analysis and intensive destructive and non-destructive essays on specimens representing typical structural details of lightweight crafts. The effects of alloy combination, welding process, geometries non-linearities and stress concentrations on static mechanical properties and fatigue lives of the “as designed” and the “as built” structural details are evaluated and discussed, with the aim of improving the design and production under “safe life” vs. “fail safe” principles.

Keywords: Aluminium alloys, Structural details, Essays, Lightweight craft, Hammer-peening, Fatigue.

 

RESUMO:Este artigo apresenta os resultados de investigações preliminares sobre propriedades estáticas e dinâmicas de detalhes estruturais em lanchas rápidas, de estrutura leve, produzidas em ligas de alumínio das séries 5000 e 6000.

Foram realizadas análises estruturais usando o método dos Elementos Finitos e ensaios destrutivos e não-destrutivos em provetes representando detalhes estruturais típicos de lanchas rápidas. Os efeitos da combinação de ligas, do processo de soldadura, da geometria e da concentração de tensões nas propriedades estáticas e de vida à fadiga de detalhes, na configuração “como projectado” e “como produzido”, foram avaliados e discutidos, com o intuito de melhorar o projecto e a produção sob os princípios de “vida segura” vs. “falha segura”.

Palavras chave: Ligas de alumínio, Detalhes estruturais, Ensaios, Lancha rápida, Martelagem, Fadiga.

 

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REFERENCES

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[5] Martins, N., “Estudo do Comportamento de Ligas de Alumínio para Construção Naval: Abordagem Centrada na Influência dos Parâmetros de Soldadura nas Características Mecânicas das Estruturas” (in Portuguese), Dissertação para Mestrado, FCT-UNL, (2008), Lisboa, Portugal        [ Links ]

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