Kylmämuovatun putkipalkin väsyminen metsätyökoneen puomirakenteessa

Abstract

Työssä on tutkittu kylmämuovatun suorakaideputkipalkin väsymistä metsätyökoneen puomirakenteen osana. Kylmämuovatun putkipalkin sisäpintaan syntyy käytössä puristavan ulkoisen kuormituksen vaikutuksesta putkipalkin pituussuunnassa sekä seinämän läpi kasvavia säröjä. Työn tarkoituksena on ollut selvittää rakenteen väsymiskestoikä sekä säröytymisen aiheuttavat tekijät.

Työssä on verrattu kestoikälaskentaan ja särönkasvuun sovellettujen murtumismekaniikan ja elementtimenetelmän tuloksia laboratoriokokeista saatuihin tuloksiin. Toisiaan tukevien tulosten perusteella kylmämuovausprosessissa syntyneiden jäännösjännitysten osuus särön ydintymisessä, kasvussa ja sen käyttäytymisessä on ulkoisen kuorman paikallisen vaikutuksen lisänä erittäin merkittävä. Putkipalkin väsyminen onkin jäännösjännityksistä riippuva särönkasvuilmiö.

In this thesis the fatigue behaviour of a cold-formed rectangular hollow section beam (RHS) used in a harvester boom structure has been studied. The RHS beam has experienced longitudinal and through the wall fatigue crack growth due to a compressive external variable loading. The aim of this study has been to define the fatigue life of the boom and to investigate those factors influencing crack initiation and propagation.

Fracture mechanics has been used along with the finite element method (FEM) for crack growth assessment as well as in fatigue life determination. Numerical results have been compared with results obtained from the laboratory tests. Based on these results it has been proved the residual stress being the sole driving force of the fatigue and the crack behaviour along with the local effect of the variable external loading.