Hitsiliitoksen geometrian vaikutus väsymismitoituksessa

Abstrakti

Tässä tutkimuksessa tarkasteltiin kahdella eri lämmöntuonnilla MAG-hitsattujen päittäisliitosten poikkileikkausten geometriaa sekä hitsiliitoksen geometrian vaikutusta väsymiskestävyyteen lovenvaikutuslukujen avulla S700-lujuusluokan rakenneteräksellä. Hitsiliitosten poikkileikkausten geometriat tuotiin elementtimenetelmäohjelmistoon, jossa määritettiin malli lovenvaikutuslukujen laskemiseksi. Laskettuja lovenvaikutuslukuja verrattiin kirjallisuuteen, sekä lovenvaikutuslukujen avulla määritettiin S‑N ‑käyrät, joita verrattiin mitoitusohjeiden S-N -käyriin. Lisäksi tarkasteltiin elementtikoon vaikutusta lovenvaikutuslukuun sekä alkusärön koon vaikutusta kestoikään murtumismekaniikan avulla. Tutkimuksessa havaittiin, että geometria ei yksin selitä hitsiliitoksen huonompaa väsymiskestävyyttä ehjään perusaineeseen verrattuna, vaan lähes puolet erosta johtuu muusta kuin geometriasta, esimerkiksi hitsauksen aiheuttamista mikrorakenteen muutoksista tai jäännösjännityksistä. Ainoastaan lovenvaikutusluku huomioiden saadaan hitsiliitoksille ylioptimistisia väsymiskestävyyden suuruuksia sekä kirjallisuuteen että mitoitusohjeisiin verrattuna. Elementtimenetelmää mitoituksessa hyödynnettäessä on käytettävä riittävän tiheää elementtiverkkoa, jotta rakenteen ja hitsiliitoksen geometria kuvataan oikein ja laskentajännitykset ovat todellisuutta vastaavia.