Laserhitsatun nurkkaliitoksen väsymiskestävyyden määrittäminen särönkasvumallilla
Ojala, Henry (2017)
Kandidaatintyö
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201802093313
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201802093313
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli saada luotettavia tuloksia laserhitsatun nurkkaliitoksen väsymiskestävyydestä. Nurkkaliitosta tarkasteltiin särönkasvumalleilla ja väsytyskokeilla. Työn aihe saatiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Teräsrakenteiden laboratoriolta ja tuloksista on tarkoitus muodostaa myöhemmin suunnittelukäyrästö.
Liitoksesta mallinnettiin yhdeksän erilaista mahdollista geometriavariaatiota, sekä yhdestä laboratoriokoekappaleesta mallinnettiin yksi puolisymmetrinen malli. Muuttujina malleissa olivat taivutussäde ja hitsin syvyys. Jokaista geometriaa tarkasteltiin veto- ja taivutuskuormituksella ja niiden yhdistelmällä. Saaduista tuloksista pystyttiin vertailemaan kunkin geometriamuutoksen ja kuormitustavan vaikutukset rakenteen kestoikään.
Tuloksista havaittiin, että puhdas vetokuormitus oli kriittisin kuormitustapa. Geometrian muutoksista rakenteen kestoikä kasvoi, kun taivutusastetta pienennettiin ja hitsin syvyyttä kasvatettiin. Tulokset perustuvat Franc2D –särönmallinnusohjelmalla tehtyihin analyyseihin ja särönkasvumallinnuksella saatuihin jännitysintensiteettikertoimien tuloksiin. Paris’n lakia käyttämällä laskettiin saaduilla jännitysintensiteettikertoimilla MathCad-ohjelman avulla rakenteen kestoiät ja FAT-luokat. The goal of this bachelor's thesis was to obtain reliable results regarding the fatigue resistance of the laser-welded corner joint. The corner joint examined by modeling of crack growth. The subject of the work obtained from the steel structures laboratory and design curves will be published later on the basis of the result obtained in this thesis.
9 different geometry variations were modeled on the joint. The variables included the bending radius and the depth of the weld. Each geometry was loaded with five different tension and bending load combinations. From these results, we could compare the effects of each geometry change and load method on the durability of the structure.
The results showed that tensile loading was the most critical load condition. With changes in geometry, the lifetime of the structure increased as the bending radius reduced, and the depth of the weld was increased.
The results based on Franc2D FE-analyzes. From the analyzes, the results of stress intensity factors were obtained by modeling the crack growth. Fatigue strengths were calculated using Paris’ law in MathCad program.
Liitoksesta mallinnettiin yhdeksän erilaista mahdollista geometriavariaatiota, sekä yhdestä laboratoriokoekappaleesta mallinnettiin yksi puolisymmetrinen malli. Muuttujina malleissa olivat taivutussäde ja hitsin syvyys. Jokaista geometriaa tarkasteltiin veto- ja taivutuskuormituksella ja niiden yhdistelmällä. Saaduista tuloksista pystyttiin vertailemaan kunkin geometriamuutoksen ja kuormitustavan vaikutukset rakenteen kestoikään.
Tuloksista havaittiin, että puhdas vetokuormitus oli kriittisin kuormitustapa. Geometrian muutoksista rakenteen kestoikä kasvoi, kun taivutusastetta pienennettiin ja hitsin syvyyttä kasvatettiin. Tulokset perustuvat Franc2D –särönmallinnusohjelmalla tehtyihin analyyseihin ja särönkasvumallinnuksella saatuihin jännitysintensiteettikertoimien tuloksiin. Paris’n lakia käyttämällä laskettiin saaduilla jännitysintensiteettikertoimilla MathCad-ohjelman avulla rakenteen kestoiät ja FAT-luokat.
9 different geometry variations were modeled on the joint. The variables included the bending radius and the depth of the weld. Each geometry was loaded with five different tension and bending load combinations. From these results, we could compare the effects of each geometry change and load method on the durability of the structure.
The results showed that tensile loading was the most critical load condition. With changes in geometry, the lifetime of the structure increased as the bending radius reduced, and the depth of the weld was increased.
The results based on Franc2D FE-analyzes. From the analyzes, the results of stress intensity factors were obtained by modeling the crack growth. Fatigue strengths were calculated using Paris’ law in MathCad program.