Hitsin rajaviivan ja juuren pyöristyksen vaikutus teholliseen lovijännitykseen

Abstract

Tämän työn tarkoituksena on tutkia eri suuruisten fiktiivisten pyöristyssäteiden vaikutuksia hitsatun kappaleen lovijännityskertoimen muodostamisessa. Työssä on hyödynnetty tehollisen jännityksen menetelmää, sekä pistemenetelmää kriittisen etäisyyden teoriaryhmästä. Lovijännityksiä tarkasteltiin yhteensä 12 erilaisessa tapauksessa. Liitostyyppejä olivat kuormaa kantamaton X-liitos, sekä kuormaa kantava X-liitos, jonka lisäksi analyysissa varioitiin levynpaksuuksia ja työssä käytettiin kolmea eri fiktiivistä pyöristystä. Laskenta suoritettiin käyttämällä hyväksi FEMAP/NxNastran-ohjelmistoa.

Työn alussa olevassa menetelmät-osiossa käsitellään eri menetelmiä, joiden avulla tehollinen lovijännitys voidaan määrittää. Lisäksi kirjallisuuskatsauksessa käydään läpi aikaisempia tutkimuksia, joista selviää mitä asioita täytyy ottaa huomioon elementtimallia tehdessä. FE-analyysi osiossa käsitellään kappaleiden geometriaa, sekä elementtimallin luomista FEMAP/NxNastran ohjelmistossa.

Tulokset osiossa käydään läpi tärkeimmät tulokset, joita työtä tehdessä saatiin. ENS-mallista tulokset voidaan lukea suoraan FEMAP/NxNastran-ohjelmistosta, mutta TCD menetelmiä käytettäessä täytyy tuloksia analysoida edelleen Excel-ohjelmistossa vastaavuuksien sekä eroavaisuuksien havaitsemiseksi. Tuloksia tarkemmin analysoitaessa huomattiin, että eri pyöristyssäteillä saatiin hyvin samankaltaisia tuloksia. Sopiva kriittinen etäisyys vaihtelee levyn paksuuden ja liitostyypin mukaan välillä 0,06 mm – 0,09 mm.

The aim of this thesis was to investigate how different fictious notch radii affect the determination of effective notch stresses in welded joints. The main methods in the thesis include the use of the well-established ENS method and the theory of critical distances. Notch stresses were examined in a total of 12 different cases. The joint types were a non-load-carrying cruciform joint and load-carrying cruciform joint. The analysis was carried out for two structures with different plate thicknesses and three different fictitious radii. The calculation was performed using FEMAP/NxNastran software.

The methods section at the beginning of the work discusses different methods that can be used to determine the effective notch stress. In addition, the literature review goes through previous research, from which it becomes clear what issues must be considered when making an element model. The FE analysis section discusses the geometry of the structure, as well as the creation of the element model in the FEMAP/NxNastran software.

The results section reviews the most important results that were obtained while doing the work. From the ENS model, the results can be read directly from the FEMAP/NxNastran software, but when using TCD methods, Excel software mut also be used with each other. When analyzing the result in more detail, it was noticed that very similar results were obtained with different rounding radii. The appropriate critical distance varies between 0,06 mm and 0,09 mm depending on thickness of the plate and type of joint.