Abstrakti
Väitöskirjatyö sisältää uutta tutkimustietoa erikoislujien terästen liimattujen ja pultattujen hybridiliitosten käyttäytymisestä syklisen leikkauskuormituksen alaisena. Liimatuilla ja pultatuilla liitoksilla voidaan mahdollisesti saavuttaa huomattavasti parempi väsymisenkesto, kuin hitsatuilla liitoksilla, mutta toistaiseksi niistä ei ole ollut saatavilla riittävästi tutkimustietoa. Tässä työssä esitellään menetelmä, jolla voidaan yhdistää idealisoidun rajapinnan kokeellisesti määritetyt mekaaniset ominaisuudet ja realistisen liitoksen jännitysanalyysi. Menetelmää voidaan suoraan hyödyntää hybridiliitosten tuotekehityksessä ja suunnittelussa. Lisäksi liimatun ja puristetun rajapinnan murtumista tarkastellaan kuvaamalla liimakerrosta elektronimikroskoopilla vaurion eri vaiheissa.
Liitoksen murtuminen tapahtuu liimatulla rajapinnalla, jonka lujuus määräytyy liiman koheesiovoimien ja pulttien aiheuttaman kitkavoiman yhteisvaikutuksesta. Työssä esitellään uusi koemenetelmä idealisoidun liimatun ja puristetun rajapinnan tutkimiseen väsytyskuormituksen alaisena. Koejärjestelyä käyttäen tunnistetaan liimatussa kitkarajapinnassa vallitsevat vauriomekanismit sekä määritellään tilastollisen menetelmän avulla kokeellisesti rajapintojen väsymislujuudet, joita käytetään liimalla ja pultilla liitetyn kaksoislimiliitoksen väsymislujuuden arvioinnissa. Liitoksen rajapinnan jännitysjakauma ratkaistaan elementtimenetelmällä. Rajapinnan murtumisen mallintamiseen käytetään koheesiomenetelmää, jonka parametrit määritetään idealisoidun rajapinnan koekappaleilla käyttäen staattista kuormitusta.
Liiman vaurion havaitaan koostuvan useista mikrorakenteellisesti lyhyistä säröistä, joilla on eri pituuksia ja orientaatioita. Säröjen pituuden ehdotetaan noudattavan eksponentiaalista jakaumaa, joka kehittyy väsytyskuormituksen mukana. Vaurion eteneminen on kuitenkin hyvin monimutkainen ilmiö, johon kuuluu lyhyiden säröjen kasvua, säröjen vuorovaikutusta toistensa kanssa sekä säröjen yhdentymistä. Nämä ovat ilmiöitä, joiden teoreettinen käsittely ei ole vielä täysin kehittynyt. Tästä syystä tässä työssä ehdotetaan lisäksi fenomenologista väsymisvauriomallia, jossa väsymisvaurio mitataan suoraan ideaalisen rajapinnan koekappaleen jäykkyyden muutoksesta. Rajapinnan staattisen murtuman mallintamiseen käytetty koheesiomalli muotoillaan uusiksi niin, että se sisältää väsymisvaurioparametrin vaikutuksen. Väsymisvauriomalli on tarpeellinen, kun halutaan arvioida tarkasti hybridiliitoksen väsymisen kestoa.
Julkaisun otsikon käännös | Leikkausväsyminen erikoislujien terästen liimatuissa kitkaliitoksissa |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-5850-4 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-5851-1 |
Tila | Julkaistu - 2014 |
OKM-julkaisutyyppi | G4 Monografiaväitöskirja |
Tutkimusalat
- liimaliitos
- hybridiliitos
- rajapintamurtuma
- väsymiskokeet
- koheesiomallinnus
- vauriomekaniikka