Epäsymmetrisen pienahitsin vaikutus jännityskonsentraatioihin hitsin rajaviivalla
Ekholm, Mikael (2019)
Kandidaatintyö
2019
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019103136007
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2019103136007
Tiivistelmä
Työssä tutkitaan X-liitoksen pienahitsien ja liitoslevyjen epäsymmetrisyyden vaikutusta hitsin rajaviivalla vallitseviin jännityskonsentraatioihin. Työssä hyödynnetään tehollisen lovijännityksen ja rakenteellisen jännityksen menetelmiä. Tavoitteena on tutkia epäsymmetrisyyden vaikutusta rakenteen jännityskonsentraatioihin ja pohtia sen vaikutusta rakenteen väsymiskestävyyteen.
Tutkimus kohdistetaan hitsin rajaviivalle ja hitsin juurenpuoli jätetään huomioimatta. Työssä saatujen tulosten perusteella voidaan pohtia epäsymmetrisyyden järkevyyttä ja mahdollista hyötyä tai haittaa väsyttävästi kuormitetuissa liitoksissa.
Työn tulosten perusteella voidaan todeta epäsymmetristen pienahitsien ja liitoslevyjen alentavan hitsin rajaviivalla vallitsevia jännityskonsentraatioita, mikäli rakenteeseen vaikuttaa puhdas taivutuskuormitus. Vetokuormituksen tapauksessa epäsymmetrisyys kasvattaa jännityskonsentraatioita, jolla on negatiivinen vaikutus rakenteen väsymiskestävyyteen. In this thesis, the effect of asymmetric fillet weld and welded plates is examined using FE-analysis. Effective notch stress method and Hot Spot method are applied in the study. Examination is focused to non-load carrying X-joint and its weld toe. The aim of this thesis is to solve the stress concentration factors in various geometry cases.
The study only focuses on the stress concentrations that affect at weld toe and the weld root is ignored. That is because the stress concentrations at weld toe are more critical for the fatigue life of whole structure than the stress concentrations at the root side. After obtaining the results, the convenience of the asymmetric fillet weld is considered.
Main result of the work is that use of asymmetric fillet weld is justifiable when the structure is subjected to bending stress. Based on the finite element analysis results it can be concluded that the asymmetric fillet weld reduces stress concentrations at weld toe. In the case of membrane loading, the asymmetry of fillet weld increases the stress concentrations at weld toe which has a negative impact on the fatigue strength of the structure.
Tutkimus kohdistetaan hitsin rajaviivalle ja hitsin juurenpuoli jätetään huomioimatta. Työssä saatujen tulosten perusteella voidaan pohtia epäsymmetrisyyden järkevyyttä ja mahdollista hyötyä tai haittaa väsyttävästi kuormitetuissa liitoksissa.
Työn tulosten perusteella voidaan todeta epäsymmetristen pienahitsien ja liitoslevyjen alentavan hitsin rajaviivalla vallitsevia jännityskonsentraatioita, mikäli rakenteeseen vaikuttaa puhdas taivutuskuormitus. Vetokuormituksen tapauksessa epäsymmetrisyys kasvattaa jännityskonsentraatioita, jolla on negatiivinen vaikutus rakenteen väsymiskestävyyteen.
The study only focuses on the stress concentrations that affect at weld toe and the weld root is ignored. That is because the stress concentrations at weld toe are more critical for the fatigue life of whole structure than the stress concentrations at the root side. After obtaining the results, the convenience of the asymmetric fillet weld is considered.
Main result of the work is that use of asymmetric fillet weld is justifiable when the structure is subjected to bending stress. Based on the finite element analysis results it can be concluded that the asymmetric fillet weld reduces stress concentrations at weld toe. In the case of membrane loading, the asymmetry of fillet weld increases the stress concentrations at weld toe which has a negative impact on the fatigue strength of the structure.