Tehollisen lovijännityksen määritys hitsin rajaviivalla ja juuressa
Grönlund, Kiia (2021)
Kandidaatintyö
Grönlund, Kiia
2021
School of Energy Systems, Konetekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042713022
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021042713022
Tiivistelmä
Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli selvittää tehollinen lovijännitys hitsin rajaviivalla juuressa tehollisen lovijännityksen menetelmällä sekä lovijännitysjakaumaa ja TCD-menetelmää hyödyntäen. Tehollisten lovijännitysten arvojen eroista ja vastaavuuksista haluttiin myös tietoa. Jännitysten tarkastelu suoritettiin kolmelle eri liitostyypille, jotka olivat kuormaa kantamaton X-liitos, kuormaa kantava X-liitos ja päittäisliitos. Laskennassa hyödynnettiin FEMAP/NxNastran -ohjelmistoa ja analyyttisia menetelmiä.
Työn alkuun on laadittu kirjallisuuskatsaus, jossa tuodaan esille työn suorittamisen kannalta oleelliset teoriat, laskentakaavat ja aikaisemmat tutkimukset. Samalla lukija perehdytetään työn taustoihin sekä tavoitteisiin. Menetelmissä selvitetään elementtimenetelmässä käytetyt mallit, niiden geometriat ja kuormitukset. Lisäksi käydään läpi analyyttisen laskennan periaatteet.
Keskeisimmät tulokset tavoitteen kannalta ovat kahdella eri menetelmällä laskettujen jännitysten arvot. Koska TCD-menetelmässä hyödynnetään määrättyä integraalia, tarvitaan sen laskemiseen jokin etäisyys levyn pinnalta. Työssä jännitykset on laskettu useilla eri väleillä tulosten monipuolisuuden varmistamiseksi. Johtopäätöksenä saatiin integrointiväli, jolla nämä tehollisten jännitysten arvot vastaavat toisiaan. Työn kuvaajista voidaan myös nähdä se, kuinka tämän välin vaihtelu vaikuttaa laskettujen jännitysten suhteellisiin eroihin. The aim of this thesis was to determine the effective notch stress at the weld toe and weld root by using two different methods. The notch stresses were determined by ENS-method and TCD-method on three joints. The three joints under assessment were non-load-carrying cruciform joint, load-carrying cruciform joint and butt-weld. The calculations were carried out by using finite element method and the FEMAP/NxNastran -program. Analytical calculations were also used in the TCD-based solution.
The thesis includes a brief literature review in which essential theories, previous research results and analytical formulae are introduced. The background and purposes of the thesis are also brought to the reader’s knowledge. In the method section all information that is needed for repetition of the research are included. The focus is on the finite element method models.
The key results of this thesis are the determined effective notch stresses at the weld root and toe. As for conclusions, the differences in the results were both listed and shown graphically in relation to each other. For it is necessary to use a certain integration depth in the TCD-method, the results are given in many different integration depth values. The main conclusion was that there is an integral range in which the results by using two methods are equal.
Työn alkuun on laadittu kirjallisuuskatsaus, jossa tuodaan esille työn suorittamisen kannalta oleelliset teoriat, laskentakaavat ja aikaisemmat tutkimukset. Samalla lukija perehdytetään työn taustoihin sekä tavoitteisiin. Menetelmissä selvitetään elementtimenetelmässä käytetyt mallit, niiden geometriat ja kuormitukset. Lisäksi käydään läpi analyyttisen laskennan periaatteet.
Keskeisimmät tulokset tavoitteen kannalta ovat kahdella eri menetelmällä laskettujen jännitysten arvot. Koska TCD-menetelmässä hyödynnetään määrättyä integraalia, tarvitaan sen laskemiseen jokin etäisyys levyn pinnalta. Työssä jännitykset on laskettu useilla eri väleillä tulosten monipuolisuuden varmistamiseksi. Johtopäätöksenä saatiin integrointiväli, jolla nämä tehollisten jännitysten arvot vastaavat toisiaan. Työn kuvaajista voidaan myös nähdä se, kuinka tämän välin vaihtelu vaikuttaa laskettujen jännitysten suhteellisiin eroihin.
The thesis includes a brief literature review in which essential theories, previous research results and analytical formulae are introduced. The background and purposes of the thesis are also brought to the reader’s knowledge. In the method section all information that is needed for repetition of the research are included. The focus is on the finite element method models.
The key results of this thesis are the determined effective notch stresses at the weld root and toe. As for conclusions, the differences in the results were both listed and shown graphically in relation to each other. For it is necessary to use a certain integration depth in the TCD-method, the results are given in many different integration depth values. The main conclusion was that there is an integral range in which the results by using two methods are equal.