Page 13 - SHY2012

Basic HTML Version

1/2008
[ www.shy-hitsaus.net ]
11
kin luovuttiin, sillä huomattavasti pienempi
poikittaissuuntainen jäykkyys olisi johtanut
suuriin siir tymiin, mikä puolestaan olisi mer-
kinnyt matalaa väsytystaajuutta eli ajallisesti
hyvin pitkää ja kallista koetta. Näytteiden mi-
toitus oli kompromissi aineenkoetuskoneen
rungon dimensioiden ja eri kennotyyppien
parittoman ytimien lukumäärän välillä – jäl-
kimmäinen siksi, että kennon keskilinjalla,
ts. painimen alla haluttiin olevan ydin eikä
vapaata pintalevyä. Näin väsytyskoenäyttei-
den mitoiksi saatiin n. 500 mm ×1000 mm,
jolloin O-ytimiä oli koekappaleissa viisi ja V
f
-
ytimiä kolme kappaletta. Tukivälinä käytettiin
800 mm:ä.
Kuvan 5 a pituussuuntaisten kolmipistetai-
vutuskokeiden tuloksista nähdään selkeäs-
ti, että V-ydin kenno on elastisella alueella
jäykempi kuin O- tai V
f
-ydinkenno, mikä on
tärkein seikka kuormaa kantavissa sovelluk-
sissa. Mitoituskriteerin eli L/300 taipumaa
vastaava kuormitus on n. 50 % suurempi
ja voimasiir tymä -käyrän kulmakerroin on n.
20 % suurempi, vaikka käytetty pohjalevy on
ohuempi eli 1,2 mm paksu.
Kuten aiemmin on jo mainittu, ennakolta ase-
tettu vaatimus väsymisiälle oli 10
7
kuorman-
vaihtoa 7.5 kN/m
2
± 1.5 kN/m
2
kuormalla
(R = 0.67). Kuvasta 5 b nähdään, että kaikki
kennotyypit täyttivät kriteerin helposti. Nos-
tettaessa kuormitusta O- ja V
f
-ydinkennoilla
havaittiin, että 10
6
kuormanvaihtoa on täysin
realistinen käytännön tavoite 63 ± 13 kN/
m
2
kuormituksella. Tätä suuremmilla kuor-
milla ytimien lommahtaminen muodostuu
ongelmaksi kokeen alussa, mutta ainakin
O-ydinkennolla vieläkin suurempi kuormitus
saattaa olla mahdollinen. Toisaalta kovin pit-
källe menevien johtopäätösten vetämisessä
on syytä noudattaa varovaisuutta, sillä väsy-
tystestattujen näytteiden määrä jäi kuitenkin
varsin pieneksi.
Kennojen puristus- ja törmäyskokeet
Törmäyskokeita valmisteltiin tekemällä ken-
nonäytteille staattisia puristuskokeita lom-
mahdusmoodin ja -kuorman määrittämisek-
si. Tällaisissa tapauksissa kennonäytteen
muodonmuutos koostuu kahdesta osasta:
lommahduskuorman alapuolella erittäin
suuret voimat, mutta pienet aksiaaliset
muodonmuutokset aiheuttavat verrattain
pienen elastisen energian sitomiskyvyn,
jon-ka määrittävät ainoastaan kimmomo-
duuli, poikkileikkauksen jäyhyysmomentti ja
kennon koepituus. Lommahtamisen jälkeen
kennoon muodostuu pysyvää plastista muo-
donmuutosta ja energia absorboituu pysy-
västi kennoon; tässä vaiheessa määrääviä
ominaisuuksia ovat materiaali(e)n myötö-
lujuus, muokkauslujittumiskäyttäytyminen,
muodonmuutosnopeusherkkyys, sitkeys se-
kä lommahdusmoodi.
Koska V-ydinkennoja oli käytössä vain rajoi-
tettu määrä, puristuskokeita tehtiin vain O-
ja V
f
-ydinkennoille yksinker taisesti tuetuille
näytteille staattisessa kuormitustilantees-
sa. Molemmilla kennotyypeillä hitsit pettivät
kuuluvasti pituussuuntaisen kokeen alussa
ja suurimmat mitatut näytteen leveyden
suhteen normalisoidut puristusenergiat oli-
vat 2,5 J/mm O-ydinkennolle ja 1,9 J/mm
V
f
-ydinkennolle, kuva 5 a. Laskennallisesti
kennojen keskinäisen eron olisi pitänyt olla
noin kolmannes tästä ja maksimikuormien
noin kaksinker taiset molemmille kennotyy-
peille. Poikittaisissa kokeissa voimat jäivät
mur to-osaan pitkittäisistä ja V
f
-ydinkennon
normalisoitu lommahdusenergia oli odote-
tusti noin kaksinker tainen O-ydinkennoon
verrattuna.
Törmäyskokeet tehtiin käyttäen 267 kg pai-
navaa kelkkaa, joka kiihdytettiin paineilmalla
törmäämään yksinker taisesti tuettuun ken-
nonäytteeseen maksimissaan 9,5 m/s no-
peudella, mikä vastaa 11 kJ liike-energiaa.
Kelkka kulki erityisiä raiteita pitkin ja sen
nopeus mitattiin kokeessa juuri ennen törmä-
ystä. Pituussuuntaisissa kokeissa havaittiin,
että kaikki kennot kykenivät sitomaan maksi-
mitörmäysenergian, joten kokeen perusteella
voidaan ainoastaan sanoa, että O-ydinkenno
pystyy sitomaan
55, V
f
-ydinkenno
40 ja
V-ydinkenno
60 J/mm törmäysenergiaa (le-
veyttä kohti) ennen globaalia lommahtamista
– erot lukuarvoissa johtuvat jälleen eroista
eri kennonäytteiden leveydessä. Lommah-
dustapa oli huomattavan erilainen pituus-
suuntaisissa kokeissa: staattisissa puris-
tuskokeissa kennot lommahtivat globaalisti,
kun taas törmäyskokeissa lommahtaminen
paikallistui kennojen päihin, kuva 7.
Poikittaisissa törmäyskokeissa O- ja V
f
-ydin-
kennojen välillä oli selkeä ero, kuva 6 b. Ero
on saman suuntainen kuin jo staattisissa
puristuskokeissa havaittu, kuva 6 a, ja johtuu
siitä, että eri ydintyypit sitovat energiaa eri
tavoin: V
f
-ydin sitoo huomattavasti enemmän
a)
b)
Kuva 6. a) Staattisen puristuskokeen tulokset, L = pituussuuntainen ja T = poikittais-suuntainen koe; b) Kennonäytteiden poikittaissuuntais-
ten törmäyskokeiden tulokset. Koska eri kennonäytteiden leveydet vaihtelivat, energiat on normalisoitu leveyden suhteen.