Lovivaikutukset alumiini- ja teräsmateriaaleissa
Nyman, Iida (2026)
Kandidaatintyö
2026
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026061066482
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2026061066482
Tiivistelmä
Lovet aiheuttavat rakenteeseen jännityskeskittymiä ja siten heikentävät rakenteen väsymiskestävyyttä. Väsymissärö syntyy loven juuressa ja johtaa rakenteen vaurioitumiseen. Lovellisen rakenteen väsymiskestävyyteen vaikuttaa materiaali, kuormitustapa ja loven geometria. Väsymiskestävyyksien tarkastelu on tärkeää toiminnan varmuuden sekä turvallisuuden kannalta.
Tässä kandidaatintyössä tarkasteltiin lovien vaikutusta väsymiseen alumiinissa ja teräksessä. Tavoitteena oli löytää toimivia keinoja väsymislovikertoimen määrittämiseen erityisesti alumiiniseoksilla, ja vertailla lovivaikutusta teräksen ja alumiinin välillä. Työssä tarkasteltiin teräkselle kehitettyjen väsymislovikertoimen kaavojen ja menetelmien soveltuvuutta alumiinille. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jossa paneuduttiin erityisesti empiirisiin Neuberin ja Petersonin kaavoihin sekä kriittisen etäisyyden menetelmään.
Alumiiniseoksille ei löytynyt yksiselitteistä väsymislovikertoimen määritystapaa. Menetelmän valitsemiseen vaikutti erityisesti loven terävyys ja kuormitustapa. Neuberin ja Petersonin menetelmät havaittiin toimivan suuntaa antavina tapoina väsymislovikertoimen selvittämisessä. Kriittisen etäisyyden menetelmä oli tarkempi, mutta monimutkaisempi vaihtoehto. Mikään edellä mainittu menetelmä ei soveltunut terävimmille loville alumiinilla. Lisäksi todettiin, että moniaksiaalisen rasituksen tapauksissa luotettavimpiin tuloksiin päästään yhdistelemällä useita menetelmiä. Notches cause stress concentrations in structures. They reduce fatigue strength in materials. Fatigue cracks occur in the notch root which may lead to fracture. Material, loading mode, and notch geometry affect the fatigue strength of a notched structure. The analysis of fatigue strength in notched structures is important for safety and reliability.
The fatigue effect of notches on aluminum and steel materials was investigated in this bachelor’s thesis. The objective was to find methods that could predict the fatigue notch factor in different aluminum alloys and compare the notch effect between steel and aluminum. The suitability of methods and formulas created for steel materials was examined for aluminum. The study was a literature survey, which focused on empirical Neuber's and Peterson’s formulas and on the theory of critical distance.
No unambiguous method was found for determining the fatigue notch factor for aluminum alloys. The selection of the most functional method was based mostly on the sharpness of the notch and the loading mode. Neuber’s and Peterson’s methods were found to be only indicative and less reliable on aluminum. The theory of critical distance was more precise but also more complex. None of these methods could predict the fatigue notch factor well for sharp notches on aluminum. In addition, under biaxial loading, it was found that the best result would be found by combining two or more methods.
Tässä kandidaatintyössä tarkasteltiin lovien vaikutusta väsymiseen alumiinissa ja teräksessä. Tavoitteena oli löytää toimivia keinoja väsymislovikertoimen määrittämiseen erityisesti alumiiniseoksilla, ja vertailla lovivaikutusta teräksen ja alumiinin välillä. Työssä tarkasteltiin teräkselle kehitettyjen väsymislovikertoimen kaavojen ja menetelmien soveltuvuutta alumiinille. Työ toteutettiin kirjallisuuskatsauksena, jossa paneuduttiin erityisesti empiirisiin Neuberin ja Petersonin kaavoihin sekä kriittisen etäisyyden menetelmään.
Alumiiniseoksille ei löytynyt yksiselitteistä väsymislovikertoimen määritystapaa. Menetelmän valitsemiseen vaikutti erityisesti loven terävyys ja kuormitustapa. Neuberin ja Petersonin menetelmät havaittiin toimivan suuntaa antavina tapoina väsymislovikertoimen selvittämisessä. Kriittisen etäisyyden menetelmä oli tarkempi, mutta monimutkaisempi vaihtoehto. Mikään edellä mainittu menetelmä ei soveltunut terävimmille loville alumiinilla. Lisäksi todettiin, että moniaksiaalisen rasituksen tapauksissa luotettavimpiin tuloksiin päästään yhdistelemällä useita menetelmiä.
The fatigue effect of notches on aluminum and steel materials was investigated in this bachelor’s thesis. The objective was to find methods that could predict the fatigue notch factor in different aluminum alloys and compare the notch effect between steel and aluminum. The suitability of methods and formulas created for steel materials was examined for aluminum. The study was a literature survey, which focused on empirical Neuber's and Peterson’s formulas and on the theory of critical distance.
No unambiguous method was found for determining the fatigue notch factor for aluminum alloys. The selection of the most functional method was based mostly on the sharpness of the notch and the loading mode. Neuber’s and Peterson’s methods were found to be only indicative and less reliable on aluminum. The theory of critical distance was more precise but also more complex. None of these methods could predict the fatigue notch factor well for sharp notches on aluminum. In addition, under biaxial loading, it was found that the best result would be found by combining two or more methods.