Naslov
Procjena vijeka trajanja aluminijskih zavarenih spojeva izloženih spektru opterećenja
(Fatigue Life Prediction of Alluminium Welded Joints Subjected to Spectrum of Loading)

Autori
Piršić, Tonči

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultete strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Zagreb

Datum
17.06

Godina
1998

Stranica
113

Mentor
Alfirević, Ivo

Ključne riječi
Zamor materijala; procjena vijeka trajanja; zavareni spojevi; aluminij
(Fatigue; fatigue life prediction; welded joints; alluminium)

Sažetak
Iako aluminijski zavareni spojevi dobivaju sve veće značenje u suvremenim konstrukcijama, podaci o čvrstoći ovih spojeva u slučaju vremenski promjenjivih opterećenja su relativno rijetki i nedovoljni za praktično projektiranje. Metode procjene vijeka trajanja zavarenih spojeva koje su opisane u dostupnoj literaturi uglavnom se odnose na čelik, i njihovo korištenje u slučaju aluminijskih slitina nije dovoljno pouzdano. Zbog toga je osnovni cilj ovog rada eksperimentalno utvrditi vijek trajanja aluminijskih zavarenih spojeva podvrgnutih različitim vrstama vremenski promjenjivih opterećenja, te predložiti metodu procjene vijeka trajanja koja će svojom pouzdanošću i jednostavnošću zadovoljiti praktične potrebe pri projektiranju. U uvodnom dijelu rada ukratko su prikazani osnovni mehanizmi zamora materijala, metode mehanike loma, analizirane su postojeće metode procjene vijeka trajanja predložene u dostupnoj literaturi, te posebnosti zavarenih spojeva obzirom na mehanizam zamora. Središnji dio rada posvećen je pripremi i izvo|enju pokusa, te analizi rezultata. Pošto na vijek trajanja zavarenih spojeva izloženih promjenjivom opterećenju utjeće velik broj faktora koje nije moguće u potpunosti teorijski obuhvatiti (kvalitet zavarenog spoja, uključci i pore, koncentracija naprezanja, zona utjecaja topline, vrsta opterećenja, itd...), radom dominira eksperimentalni pristup. Analizira se vijek trajanja uzoraka izra|enih iz aluminijske slitine AlMg4.5Mn koja se zbog dobrih mehaničkih svojstava, dobre zavarljivosti i antikorozivnosti često koristi u brodogra|evnoj industriji. Korišeni su uzorci iz osnovnog materijala, uzorci sa sučeonim zavarom, te uzorci s križnim zavarom kako bi se utvrdile razlike u njihovom vijeku trajanju pri istim uvjetima opterećenja. Uzorci su ispitivani na dvije razine konstantnog amplitudnog opterećenja, te blok - program testovima na četiri razine opterećenja, uz različite gustoće spektra. Blok - program testovi su zasnovani na aproksimaciji Gaussove normalne razdiobe, koja je zbog svoje općenitosti i povezanosti s nizom prirodnih pojava prihvaćena kao najpovoljnija za definiranje spektra opterećenja. Prikazani su tipični oblici lomova i načini širenja pukotina koji su se javljali tijekom izvođenja pokusa, a zbog važnosti koju ima u okviru razmatrane teme, obimno se analizira raspored naprezanja na zavarenim spojevima izloženim savojnom naprezanju, te problem definicije naprezanja u takovim slučajevima. Na temelju rezultata pokusa i njihove statističke obrade izrađene su S - N krivulje kojima je prikazana dinamička čvrstoća analiziranih zavarenih spojeva u širokom području opterećenja: od konstantnog amplitudnog opterećenja do opterećenja Gaussovim spektrom vrlo male gustoće. Vijek trajanja procijenjen je korištenjem postojećih metoda, te je razvijena metoda koja se temelji na rezultatima izvršenih pokusa. Teorijski doprinos rada predstavlja prijedlog metode za procjenu vijeka trajanja aluminijskih zavarenih spojeva, koja se temelji samo na rezultatima ispitivanja konstantnim amplitudama. Ova metoda verificirana je provedenim pokusima i usporedbom s literaturom, te je dala vrlo dobre rezultate u pogledu točnosti, a pogodna je za praktičnu primjenu zbog malog broja potrebnih pokusa, i relativno kratkog vremena potrebnog za njihovo izvođenje. Praktični doprinos rada predstavlja veći broj podataka o dinamičkoj čvrstoći aluminijskih zavarenih spojeva izloženih savojnom naprezanju, koji su u dostupnoj literaturi nedovoljno zastupljeni, te razvoj metode za podjelu Gaussovog spektra opterećenja na proizvoljan broj blokova konstantnih amplituda. Ova metoda je zasnovana na teoriji vjerojatnosti i prilagođena upotrebi računala, čime se pojednostavljuje i ubrzava postupak definiranja blok-program testova u slučajevima spektra opterećenja. Završni dio rada posvećen je analizi dobivenih rezultata i verifikaciji predložene metode. Točnost se analizira primjenom na rezultate vlastitih pokusa, kao i primjenom na rezultate preuzete iz literature, te se uspoređuju procjene vijeka trajanja dobivene na osnovu različitih metoda. Rad se završava prikazom mogućnosti poopćavanja primjenjene metode na druge materijale i oblike zavarenih spojeva, ograničenjima primjene, te smjernicama za daljnje istraživanje u ovom području.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo

POVEZANOST RADA