Yksipuolisen pienahitsin kateettipoikkeaman vaikutus väsymiskestävyyteen
Heiskanen, Atte (2018)
Kandidaatintyö
2018
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804176561
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201804176561
Tiivistelmä
Tutkimuksessa selvitetään kateettipoikkeaman vaikutusta yksipuolisen pienahitsiliitoksen väsymiskestävyyteen. Lovijännityksiä tutkitaan FE-analyyseillä. Nykyiset hitsausvirheisiin liittyvät standardit eivät ota huomioon kateettipoikkeaman mahdollisia lujuusteknisiä hyötyjä. Tutkimus tehdään Sandvik Mining and Construction Oy:n tarpeesta.
Kateettipoikkeaman vaikutusta väsymiskestävyyteen tutkitaan tehollisen lovijännityksen menetelmällä. Yksipuolista kuormaa kantavaa pienahitsiliitosta analysoidaan lineaaristaattisilla ja 2-dimensionaalisilla FE-analyyseillä, käyttämällä tasovenymäelementtejä. Tutkittavan liitoksen mittoja ja siihen vaikuttavia kuormia varioidaan, ja jokaisesta mallista luetaan lovijännitys ja jännityskonsentraatiokerroin hitsin rajaviivalla ja juuressa.
FE-analyysien perusteella jännityskonsentraatiokerroin on taivutuskuormitetuilla liitoksilla sitä pienempi, mitä suurempi kateettipoikkeama pienahitsissä on. Vetokuormitetuilla liitoksilla tilanne on päinvastainen. Vetokuormitettujen liitosten päinvastaisuus johtuu tutkitun liitostyypin huonosta soveltumisesta kyseiselle kuormitustyypille. Tulokset siis osoittavat, että etenkin taivutuskuormitetuilla liitoksilla kateettipoikkeama parantaa väsymiskestävyyttä. In this thesis, the effect of asymmetry of one-sided fillet weld on fatigue strength is studied. Notch stress of the weld toe is obtained with FE-analysis. In the current standards regarding weld imperfections, the potential benefits of weld asymmetry on strength properties of joint are not considered. Research is done because of need from Sandvik Mining and Construction Oy.
The effect of asymmetry of fillet weld is studied by using effective notch stress method. One-sided load carrying fillet weld joint is analyzed with linear elastic and 2-dimensional FE-analyses using plane strain elements. Dimensions and load condition of the studied joint are varied and from each model, notch stress and stress concentration factor are read at weld toe and root.
Results of the FE-analyses indicate that stress concentration factor of bending loaded joints decreases when there is asymmetry in the weld. When joint is loaded by pure tensile load, case is the other way around. The difference of joints affected by tensile load seem to be caused by joints poor suitability for this kind of loading. Results indicate that especially with bending loaded joints, the asymmetry of fillet weld increases fatigue strength.
Kateettipoikkeaman vaikutusta väsymiskestävyyteen tutkitaan tehollisen lovijännityksen menetelmällä. Yksipuolista kuormaa kantavaa pienahitsiliitosta analysoidaan lineaaristaattisilla ja 2-dimensionaalisilla FE-analyyseillä, käyttämällä tasovenymäelementtejä. Tutkittavan liitoksen mittoja ja siihen vaikuttavia kuormia varioidaan, ja jokaisesta mallista luetaan lovijännitys ja jännityskonsentraatiokerroin hitsin rajaviivalla ja juuressa.
FE-analyysien perusteella jännityskonsentraatiokerroin on taivutuskuormitetuilla liitoksilla sitä pienempi, mitä suurempi kateettipoikkeama pienahitsissä on. Vetokuormitetuilla liitoksilla tilanne on päinvastainen. Vetokuormitettujen liitosten päinvastaisuus johtuu tutkitun liitostyypin huonosta soveltumisesta kyseiselle kuormitustyypille. Tulokset siis osoittavat, että etenkin taivutuskuormitetuilla liitoksilla kateettipoikkeama parantaa väsymiskestävyyttä.
The effect of asymmetry of fillet weld is studied by using effective notch stress method. One-sided load carrying fillet weld joint is analyzed with linear elastic and 2-dimensional FE-analyses using plane strain elements. Dimensions and load condition of the studied joint are varied and from each model, notch stress and stress concentration factor are read at weld toe and root.
Results of the FE-analyses indicate that stress concentration factor of bending loaded joints decreases when there is asymmetry in the weld. When joint is loaded by pure tensile load, case is the other way around. The difference of joints affected by tensile load seem to be caused by joints poor suitability for this kind of loading. Results indicate that especially with bending loaded joints, the asymmetry of fillet weld increases fatigue strength.