Kaksipuoleisten pitkittäisten ripojen pituussuuntainen porrastaminen
Hassinen, Miika (2025)
Kandidaatintyö
2025
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025060963042
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2025060963042
Tiivistelmä
Tämän työn tarkoituksena on tutkia levynpaksuuksien ja hitsin a-mitan vaikutusta jännityskonsentraatioihin kaksipuoleisia pitkittäisiä ripoja porrastettaessa. Ripoja porrastetaan pituussuuntaisesti, kun kappaleisiin kohdistuu vetoa. Työssä käytetään tehollisen lovijännityksen menetelmää, hot spot-menetelmää ja kriittisen etäisyyden teorioista pistemenetelmää. Analyyttinen osuus suoritetaan äärellisten elementtien menetelmällä käyttäen FEMAP/NxNastran-ohjelmistoa.
Teoria osuudessa käydään läpi kirjallisuuskatsauksella tähän kandidaatintyöhön verrattavia aiempia tutkimuksia ja käsitellään työssä käytettyjä menetelmiä. Menetelmät osiossa käydään läpi elementtimallien tekemistä, muuttujia ja reunaehtoja. Malleja tehtiin useampi, joissa muuttujina oli levynpaksuudet, hitsin a-mitta, porrastussuhde sekä pyöristyssäde hitsin ja peruslevyn rajaviivalla.
Tuloksiin on kerätty elementtimalleista saadut konsentraatiokertoimet, joista on tehty kuvaajat porrastuksen vaikutuksen havainnollistamiseksi. Työssä päästiin seuraaviin johtopäätöksiin: porrastuksella on suhteellisesti pienempi vaikutus konsentraatiokertoimiin levynpaksuuksien kasvaessa, hitsin a-mitan kasvaessa porrastuksen vaikutus lovijännityksiin kasvaa, sekä pistemenetelmällä saadaan huomattavasti pienempiä arvoja kuin ENS-menetelmällä The purpose of this thesis is to investigate the effects of plate thickness and weld throat size on stress concentrations on longitudinal double sided gussets with misalignment. The gussets have longitudinal misalignment and are subjected to membrane loads. The thesis uses the effective notch stress method, hot spot method and the point method from the theory of critical distances. The analytical part use done by using the finite element method with FEMAP/NxNastran software.
The theory section includes a literature review of previous studies comparable to this thesis and discusses the methods used in this thesis. The methods section describes the creation of finite element models, their variables and boundary conditions. Several mod-els were created with variables including plate thickness, weld throat size, weld toe fillet radius and the misalignment ratio.
The results present the stress concentration factors obtained from the finite element models with graphs to illustrate the effects of misalignment. The following conclusions were drawn: the influence of misalignment on concentration factors decreases as the plate thickness increases, as the weld throat size increases, the influence of misalignment on notch stresses increases and the point method yields noticeable lower results compared to the ENS-method.
Teoria osuudessa käydään läpi kirjallisuuskatsauksella tähän kandidaatintyöhön verrattavia aiempia tutkimuksia ja käsitellään työssä käytettyjä menetelmiä. Menetelmät osiossa käydään läpi elementtimallien tekemistä, muuttujia ja reunaehtoja. Malleja tehtiin useampi, joissa muuttujina oli levynpaksuudet, hitsin a-mitta, porrastussuhde sekä pyöristyssäde hitsin ja peruslevyn rajaviivalla.
Tuloksiin on kerätty elementtimalleista saadut konsentraatiokertoimet, joista on tehty kuvaajat porrastuksen vaikutuksen havainnollistamiseksi. Työssä päästiin seuraaviin johtopäätöksiin: porrastuksella on suhteellisesti pienempi vaikutus konsentraatiokertoimiin levynpaksuuksien kasvaessa, hitsin a-mitan kasvaessa porrastuksen vaikutus lovijännityksiin kasvaa, sekä pistemenetelmällä saadaan huomattavasti pienempiä arvoja kuin ENS-menetelmällä
The theory section includes a literature review of previous studies comparable to this thesis and discusses the methods used in this thesis. The methods section describes the creation of finite element models, their variables and boundary conditions. Several mod-els were created with variables including plate thickness, weld throat size, weld toe fillet radius and the misalignment ratio.
The results present the stress concentration factors obtained from the finite element models with graphs to illustrate the effects of misalignment. The following conclusions were drawn: the influence of misalignment on concentration factors decreases as the plate thickness increases, as the weld throat size increases, the influence of misalignment on notch stresses increases and the point method yields noticeable lower results compared to the ENS-method.