HFMI-jälkikäsitellyn hitsiliitoksen väsymistarkastelu Eurokoodi 3 -standardin mukaisesti ja 4R-menetelmällä
Kosonen, Olli (2022)
Kandidaatintyö
Kosonen, Olli
2022
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022081555382
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022081555382
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena on vertailla teräsrakenteiden suunnittelustandardi Eurokoodi 3:n ja 4R-menetelmän mukaisesti laskettuja HFMI-jälkikäsitellyn hitsiliitoksen väsymiskestoikäennusteita. Vertailu suoritetaan Eurokoodi 3:ssa esitettävillä tyyppiliitoksilla, jotka ovat päittäisliitos ja poikittainen jäykistelevy. Tämän lisäksi työssä tutkitaan materiaalin lujuusluokan, liitostyypin, jännityssuhteen sekä 4R-menetelmässä käytettävän hitsin rajaviivapyöristyksen vaikutusta vertailun tuloksiin. Työssä käytettäviä tutkimusmenetelmiä ovat FE-analyysi ja analyyttinen laskenta.
Työn tulosten perusteella Eurokoodi 3:n mukainen väsymismitoitus on konservatiivisempaa 4R-menetelmän mukaiseen väsymismitoitukseen verrattuna. Merkittävimmät erot muodostuvat jännityssuhteella R = −1 ja lujuudella S700. Lisäksi 4R-menetelmässä käytettävän hitsin rajaviivapyöristyksen vaikutus on merkittävä tulosten kannalta. Rajaviivapyöristys r = 1 mm antaa monissa tapauksissa Eurokoodi 3:n kaltaisia tuloksia ja väsymiskestoikäennusteet rajaviivapyöristyksellä r = 3 mm ovat niitä merkittävästi suurempia. Liitostyypin vaikutus on merkittävin jännityssuhteen ollessa R = −1, jolloin suurin ero Eurokoodi 3:n ja 4R-menetelmän tulosten välille muodostuu päittäisliitoksella. The objective of this bachelor’s thesis was to compare the fatigue life of HFMI-treated welded joints using Eurocode 3 standard and 4R method. The comparison was carried out with the type joints presented in Eurocode 3, which are the transverse butt weld and the transverse stiffener. In addition, the impact of material strength class, joint type, stress ratio and weld toe radius used in the 4R method on the result of the comparison was studied. FE analysis and analytical calculations were used as research methods.
Based on the results of the thesis, the fatigue assessment according to Eurocode 3 was more conservative in comparison with the 4R method. The most significant differences were formed by the stress ratio R = −1 and strength S700. In addition, the effect of the weld toe radius used in the 4R method was significant for the results. In many cases the results of the 4R method were similar to Eurocode 3 using weld toe radii r = 1 mm. Fatigue life using weld toe radii r = 3 mm was significantly higher. The effect of the joint type was the most significant with the stress ratio R = −1, in which case the difference between the results of the Eurocode 3 and 4R method was the greatest with the transverse butt weld.
Työn tulosten perusteella Eurokoodi 3:n mukainen väsymismitoitus on konservatiivisempaa 4R-menetelmän mukaiseen väsymismitoitukseen verrattuna. Merkittävimmät erot muodostuvat jännityssuhteella R = −1 ja lujuudella S700. Lisäksi 4R-menetelmässä käytettävän hitsin rajaviivapyöristyksen vaikutus on merkittävä tulosten kannalta. Rajaviivapyöristys r = 1 mm antaa monissa tapauksissa Eurokoodi 3:n kaltaisia tuloksia ja väsymiskestoikäennusteet rajaviivapyöristyksellä r = 3 mm ovat niitä merkittävästi suurempia. Liitostyypin vaikutus on merkittävin jännityssuhteen ollessa R = −1, jolloin suurin ero Eurokoodi 3:n ja 4R-menetelmän tulosten välille muodostuu päittäisliitoksella.
Based on the results of the thesis, the fatigue assessment according to Eurocode 3 was more conservative in comparison with the 4R method. The most significant differences were formed by the stress ratio R = −1 and strength S700. In addition, the effect of the weld toe radius used in the 4R method was significant for the results. In many cases the results of the 4R method were similar to Eurocode 3 using weld toe radii r = 1 mm. Fatigue life using weld toe radii r = 3 mm was significantly higher. The effect of the joint type was the most significant with the stress ratio R = −1, in which case the difference between the results of the Eurocode 3 and 4R method was the greatest with the transverse butt weld.