Rakenteellisen jännityksen määrittäminen tehollisen lovijännityksen mallista
Mäkisalo, Lassi (2017)
Kandidaatintyö
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201709018420
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201709018420
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli selvittää rakenteellisen Hot Spot-jännityksen kertymistä ja suuruutta ENS- eli lovijännitysmallissa. ENS-menetelmään tarvittavassa FE-mallissa geometria poikkeaa tavallisesta mallista, ja tämän geometriamuutoksen vaikusta rakenteelliseen jännitykseen selvitettiin. Jännityksiä analysoitiin kahdessa kuormaa kantamattomassa hitsausliitoksessa, joissa elementtiverkon tiheyden ja jännityksen luentaan käytetyn menetelmän vaikutuksia tutkittiin.
Työn kirjallisuuskatsauksen avulla selvitettiin määritettävien jännitysten komponentteja ja niiden määrittämiseen käytettyjä laskentamenetelmiä, sekä muita tutkimuksessa huomioon otettavia seikkoja. Jännitysjakaumat määritettiin FE-analyysillä käyttäen Femap/NX Nastran -ohjelmaa, ja niiden käsittelyyn käytettiin sekä symbolista että taulukkolaskentaa.
Laskettujen jännitysten välille syntyneet erot olivat pieniä ja vaihtelivat käytetystä laskentatavasta ja elementtiverkon koosta riippuen. Joitain johdonmukaisuuksia havaittiin, kuten verkon tihenemisen ja mallin geometrian pienentämisen jännitystä alentava vaikutus. Tulosten perusteella ei numeerista menetelmää määritettyjen jännitysten korjaamiseen tarvitse kehittää. The objective of the thesis was to figure out the aspects concerning the stress-distribution of HS-stress (Hot Spot) on ENS-model (Effective Notch Stress). The FE-model of ENSmethod differs from regular model in geometry, and the effect of this geometrical difference on structural stress was inspected. Study includes two different axial-loaded welded structures, in which the size of element mesh and method of stress determination were varied.
The stress components and determination methods of the structural stress together with geometrical differences of models were presented in the literature review of the thesis. The stress distributions of structures were calculated with FE-analysis (Finite Element) using Femap/NX Nastran engineering analysis program, and manipulation of distributions was handled with spreadsheet and symbolic calculation.
Differences between calculated HS-stresses were small and depended on used determination method and mesh size. Though, some consistency was found, like decreasing stress with smaller mesh size and smaller geometry of model. On the grounds of the results a numerical method for correction of the determined stresses is not required.
Työn kirjallisuuskatsauksen avulla selvitettiin määritettävien jännitysten komponentteja ja niiden määrittämiseen käytettyjä laskentamenetelmiä, sekä muita tutkimuksessa huomioon otettavia seikkoja. Jännitysjakaumat määritettiin FE-analyysillä käyttäen Femap/NX Nastran -ohjelmaa, ja niiden käsittelyyn käytettiin sekä symbolista että taulukkolaskentaa.
Laskettujen jännitysten välille syntyneet erot olivat pieniä ja vaihtelivat käytetystä laskentatavasta ja elementtiverkon koosta riippuen. Joitain johdonmukaisuuksia havaittiin, kuten verkon tihenemisen ja mallin geometrian pienentämisen jännitystä alentava vaikutus. Tulosten perusteella ei numeerista menetelmää määritettyjen jännitysten korjaamiseen tarvitse kehittää.
The stress components and determination methods of the structural stress together with geometrical differences of models were presented in the literature review of the thesis. The stress distributions of structures were calculated with FE-analysis (Finite Element) using Femap/NX Nastran engineering analysis program, and manipulation of distributions was handled with spreadsheet and symbolic calculation.
Differences between calculated HS-stresses were small and depended on used determination method and mesh size. Though, some consistency was found, like decreasing stress with smaller mesh size and smaller geometry of model. On the grounds of the results a numerical method for correction of the determined stresses is not required.