Analys av en keramisk skiva

Sammanfattning: På uppdrag av företaget Kanthal analyserades en keramisk skiva gjord av kalciumsilikat som används som en värmeisolator samt för att bära upp vikten av värmeelementet. Under drift utsätts skivan för både termiska och mekaniska belastningar. Skivan klarar dessa belastningar men hur bra den klarar samt med vilka marginaler var en obesvarad fråga. Syftet med detta projekt var att ta reda på hur stora spänningar dessa belastningar gav upphov till och därefter beräkna säkerhetsfaktorn för skivan. Denna säkerhetsfaktor ska ligga till grund för eventuella ersättningsmaterial. Vidare undersöktes hur stora spänningsavvikelser som kunde uppstå om den mekaniska lasten inte var centrerad och om de andra hålen i skivan förflyttades. Projektet genomfördes på så sätt att först utvärderades materialets böjhållfasthet med hjälp av tre-punkts böjprov. Därefter skapades en förenklad CAD modell av relevanta komponenter av värmekassetten och sedan analyserades modellen för belastningar vid uppvärmning, nedkylning och stationärt tillstånd. Den maximala spänningen uppstod under stationära tillståndet och den beräknades till 19,8 MPa vilken blev mindre än den genomsnittliga böjhållfastheten som beräknades till 26,6 MPa. Sammanfattningsvis indikerar resultatet från denna studie att skivan klarar belastningarna med en säkerhetsfaktor på 1,34. Även att parametrarna icke-centrad last och ändring av hålplaceringar inte påverkade säkerhetsfaktorn märkvärdigt.