Tiivistelmä. Tutkimuksessa sovellettiin erilaisia lujuusopin ja standardien mukaisia käytössä olevia väsymismitoitusmenetelmiä hitsi -ja ruuviliitoksilla kokoonpantuun maatalouskoneen suunnitteluun ja lujuuslaskentaan. Tutkimuksessa mitattiin kyntöauran rakenteisiin kohdistuvia kuormituksia venymäliuskamittausten avulla ja analysoitiin rakenteiden käyttäytymistä auran käytön aikana. Mitattujen kuormitusten perusteella arvioitiin alkuperäisen S355-teräksestä valmistetun kyntöauran rakenneosien kestoikää. Auran runko-osat suunniteltiin uudelleen käyttäen S700-lujuusluokan rakenneputkea ja rakenneosille tehtiin väsymismitoitus mitattujen kuormitusten perusteella. Suunnitellun rakenteen mitoituksessa ja jännitysten laskennassa hyödynnettiin FE-menetelmää. Hitsaamalla liitettäviä osia oli muotoiltava uudelleen sallitun jännitystason saavuttamiseksi. Väsymismitoituksessa käytettiin lujuusopin mukaista yksinkertaistettua S-N -käyrää, väsymiskestävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja lovenmuotolukuja sekä standardien mukaisia väsymisluokkiin perustuvia menetelmiä hitsiliitosten mitoituksessa. Tutkimuksen tuloksena huomattiin, että suurin vaikutus kestoikään on liitoksen geometrialla ja hitsisauman jälkikäsittelyllä. Lujaa terästä käyttämällä rakenteen massa väheni, kun rakenteen kestävyys samalla parani.Avainsanat: lujuuslaskenta, väsymiskestävyys, hitsausliitos, ruuviliitos, S-N -käyrä, kyntöaura Vastaanotettu 2.6.2017. Hyväksytty 6.11.2017. Julkaistu verkossa 14.12.2017. JohdantoKoneensuunnittelussa on tarkoituksena suunnitella osat ja rakenteet siten, että tuloksena on ennalta suunnitellusti ja turvallisesti toimiva laite tai rakenne. Tämä tavoite voidaan saavuttaa, kun suunnittelija kykenee laskemaan ja arvioimaan vauriotapaukset-ja olosuhteet jokaiselle komponentille niin, että vaurio on hallittavissa [1].Koneilta ja laitteilta odotetaan yhä parempaa hyötysuhdetta, käyttöikää ja keveyttä. Näitä vaatimuksia täyttämään on kehitetty yhä lujempia teräksiä, jotka parantavat rakenteen kestävyyttä tai hyötysuhdetta sekä mahdollistavat suuremman hyötykuorman määrän. Tällaiset koneet valmistetaan usein hitsaamalla menetelmän tehokkuuden ansiosta.
In this study, we present the effect of enhanced cooling on the mechanical properties of a high-strength low-alloy steel (having a yield strength of 700 MPa) following a single-pass weld process. The properties evaluated in this study include uniform elongation, impact toughness, yield, tensile and fatigue strengths alongside the cooling time of the weld. With the steel used in this study, the enhanced cooling resulted in a weld joint characterized with excellent cross-weld uniform elongation, yield and fatigue strength. The intensified cooling reduced the time it takes for the weld to reach 100 °C by around 190 s. Not only the fusion line of the weld was less pronounced, but also the grain size of the CGHAZ was greatly refined as a result of the enhanced cooling. The results indicate that combining external cooling to the welding processes can be beneficial for the studied high-strength steel.
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.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.