Määritämme kuormitukset väsymiskestävyyslaskentaa varten.

Väsyminen

Rakenneosan väsyminen ilmenee särönkasvuna, joka johtuu lukuisista jännitysmuutoksista, joita jännityshistoriassa esiintyy erisuuruisina. Väsymismurtuminen tapahtuu, jos särö pääsee kasvamaan niin suureksi, ettei jäännöspoikkipinta enää kestä suurimmassa kuormituksessa. Väsyminen on siis kaikkien jännitysheilahdusten kumulatiivinen vaikutus. Väsymisen kannalta on samantekevää, aiheuttaako jännitysheilahdukset kuorma tai esimerkiksi lämpötilan vaihtelu. Liitosten, reikien, paksuusvaihtelujen ja sovitusvirheiden aiheuttamat jännityskeskittymät on tavalla tai toisella otettava huomioon väsymistarkastelussa.

Menetelmät

Väsyttävä kuormitus on joissakin tapauksissa standardoitu. Joihinkin rakenteisiin väsyttävä kuormitus on määritettävä joko laskennallisesti hyvällä arvauksella tai mittaamalla todellisia rakenteita. Hyvä menetelmä väsyttävän kuormituksen määrittämiseen on mittaus. Mittaus tehdään olemassa oleville rakenteille oikeassa käyttöympäristössä. Mittauksissa kertyy huomattava määrä mittaustietoa, joka on kuitenkin muunnettavissa muutamiksi kuormituksen laatua kuvaaviksi tunnusluvuiksi, joita voidaan hyödyntää myöhemmissä suunnitelmissa.

Mitatusta kuormituksesta muodostetaan esimerkiksi tyypitetty kertymä, jolla kuvataan pienempien jännityssyklien määrä suhteessa maksimikuormitukseen. Kuormituksen jännitysvaihtelut on kuitenkin ensin luokiteltava Rainflow-algoritmia tai vastaavaa käyttäen.

Viitteet

  1. Niemi, E., Kilkki, J. Poutiainen, I. ja Lihavainen, V-M. Väsymättömän hitsausliitoksen suunnittelu, 2001
  2. S.D. Downing and F.D. Socie. Simple rainflow counting algorithms.