Murtumissitkeyden arvioimisen ongelmia

Samankaltaiset tiedostot
Väsymissärön ydintyminen

Murtumismekanismit: Väsyminen

Vauriomekanismi: Väsyminen

Vaurioiden tyypilliset syyt

Ó Ó Ó

Murtumismekaniikka II. Transitiokäyttäytyminen ja haurasmurtuma

Murtumismekaniikka III LEFM => EPFM

Koska ovat negatiiviset. Keskihajontoja ei pystytä laskemaan mutta pätee ¾.

Vaatimukset. Rakenne. Materiaalit ja niiden ominaisuudet. Timo Kiesi

Jos nyt on saatu havaintoarvot Ü ½ Ü Ò niin suurimman uskottavuuden

Tuukka Yrttimaa. Vaurioituminen. Sitkeä- ja haurasmurtuma. Brittle and Ductile Fracture

Väsyminen. Amanda Grannas

Hitsaustekniikkaa suunnittelijoille koulutuspäivä Hitsattujen rakenteiden lujuustarkastelu Tatu Westerholm

Pienahitsien materiaalikerroin w

edellyttää valintaa takaisinpanolla Aritmeettinen keskiarvo Jos, ½ Ò muodostavat satunnaisotoksen :n jakaumasta niin Otosvarianssi Ë ¾

Otosavaruus ja todennäköisyys Otosavaruus Ë on joukko, jonka alkiot ovat kokeen tulokset Tapahtuma on otosavaruuden osajoukko

Liite A : Kuvat. Kuva 1.1: Periaatekuva CLIC-kiihdyttimestä. [ 1 ]

¼ ¼ joten tulokset ovat muuttuneet ja nimenomaan huontontuneet eivätkä tulleet paremmiksi.

Vaihdelaa(kon synkronirengas C.R Gagg & P.R Lewis / Engineering Failure Analysis 16 (2009)

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 8: Lineaarinen regressio, testejä ja luottamusvälejä

Simulation and modeling for quality and reliability (valmiin työn esittely) Aleksi Seppänen

Ympäristövaikutteinen murtuminen EAC

Kon Luento 12 -Säteilyhaurastuminen -Mikrorakenteen vaikutus murtumiseen -Yhteenveto -CASE: Murtumismekanismien yhteisvaikutukset

Kuparikapselin pitkäaikaiskestävyys

Miksi vaurioita I. Triviaaliselitykset eivät riitä estämään vaurioita jotka voitaisiin estää nykytiedolla II. Syvempikin vaurioanalyysi jää tyypillise

Näihin harjoitustehtäviin liittyvä teoria löytyy Adamsista: Ad6, Ad5, 4: 12.8, ; Ad3: 13.8,

Testaus ja suunnittelu. Heikki Lagus

8. Muita stokastisia malleja 8.1 Epölineaariset mallit ARCH ja GARCH

VÄSYMISMITOITUS Pasila. Antti Silvennoinen, WSP Finland

JULKISEN HALLINNON DIGITAALISEN TURVALLISUUDEN JOHTORYHMÄN SIHTEERISTÖN (VAHTI-sihteeristö) JA ASIANTUNTIJAJAOSTON ASETTAMINEN

,ܾ jaü on annettu niin voidaan hakea funktion

Jos nollahypoteesi pitää paikkansa on F-testisuuren jakautunut Fisherin F-jakauman mukaan

KJR-C2001 KIINTEÄN AINEEN MEKANIIKAN PERUSTEET, KEVÄT 2018

Raerajalujittuminen LPK / Oulun yliopisto


Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

pitkittäisaineistoissa

TERÄKSEN KÄYTTÄYTYMINEN ÄÄRIOLOSUHTEISSA.

AKSIAALIVUOSÄHKÖMOOTTORIN VALURUNGON VÄSYMISTARKASTELU

Oheismateriaalin käyttö EI sallittua, mutta laskimen käyttö on sallittua Vastaukset tehtäväpaperiin, joka PALAUTETTAVA (vaikka vastaamattomana)!

pitkittäisaineistoissa

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

7.4 PERUSPISTEIDEN SIJAINTI

Vastaanotettu Hyväksytty Julkaistu verkossa

"h 'ffi: ,t^-? ùf 'J. x*r:l-1. ri ri L2-14. a)5-x:8-7x b) 3(2x+ l) :6x+ 1 c) +* +5 * I : 0. Talousmatematiikan perusteet, onus to o.

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 9: Moniulotteinen lineaarinen. regressio

Koneenosien lujuuslaskenta

JÄNNEVIRRAN SILLAN VÄSYMISMITOITUS MITATULLA LIIKENNEKUORMALLA

Harjoitus 11. Betonin lujuudenkehityksen arviointi

805306A Johdatus monimuuttujamenetelmiin, 5 op

Vaasan ammattikorkeakoulu, University of Applied Sciences Publications OTHER PUBLICATIONS C10

DEE Sähkömagneettisten järjestelmien lämmönsiirto Ehdotukset harjoituksen 2 ratkaisuiksi

Visuaalinen ilme (luonnos)

761121P-01 FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 1. Oulun yliopisto Fysiikan tutkinto-ohjelma Kevät 2016

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B

Mat Tilastollisen analyysin perusteet, kevät 2007

Valetun valukappaleelle on asetettu usein erilaisia mekaanisia ominaisuuksia, joita mitataan aineenkoestuksella.

Murtumismekaniikka. Jussi Tamminen

Sovellettu todennäköisyyslaskenta B


Todennäköisyysteoriaan pohjautuva väsymisanalyysi. Seminaari Oulun yliopistossa, toukokuu 2014 Roger Rabb

Kanta ja Kannan-vaihto

Scalar diffraction and vector diffraction using Fourier analysis. Yasuhiro Takaki. Tokyo University of Agriculture & Technology. Faculty of Technology

T Luonnollisen kielen tilastollinen käsittely Vastaukset 3, ti , 8:30-10:00 Kollokaatiot, Versio 1.1


Ultralujien terästen hitsausliitosten väsymislujuus

Identifiointiprosessi

Inversio-ongelmien laskennallinen peruskurssi Luento 2

Regressioanalyysi. Kuusinen/Heliövaara 1

(b) Onko hyvä idea laske pinta-alan odotusarvo lähetmällä oletuksesta, että keppi katkeaa katkaisukohdan odotusarvon kohdalla?

1. Tilastollinen malli??

EPMAn tarjoamat analyysimahdollisuudet

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta LUT Metalli Konetekniikan koulutusohjelma KESTOMAGNEETTIKONEEN ROOTTORIN VÄSYMISANALYYSI

T Luonnollisten kielten tilastollinen käsittely

p q = (x 1 x 2 ) 2 + (y 1 y 2 ) 2 + (z 1 z 2 ) 2. x 1 y 1 z 1 x 2 y 2 z 2

Luento KERTAUSTA Kaksiulotteinen jakauma Pisteparvi, Toyota Avensis -farmariautoja

Tuotantoprosessin optimaalinen aikataulutus (valmiin työn esittely)

Regressioanalyysi. Vilkkumaa / Kuusinen 1

P(X = x T (X ) = t, θ) = p(x = x T (X ) = t) ei riipu tuntemattomasta θ:sta. Silloin uskottavuusfunktio faktorisoituu

Tutkimustiedonhallinnan peruskurssi

Identifiointiprosessi

Esimerkki: Tietoliikennekytkin

Polkuintegraali yleistyy helposti paloitain C 1 -poluille. Määritelmä Olkoot γ : [a, b] R m paloittain C 1 -polku välin [a, b] jaon

Todennäköisyyden ominaisuuksia

3R-menetelmän käyttö vaihtuva-amplitudisesti kuormitettujen hitsausliitosten väsymisanalysoinnissa

Tilastollisen analyysin perusteet Luento 7: Lineaarinen regressio

Kon Teräkset Harjoituskierros 6.

Estimointi. Estimointi. Estimointi: Mitä opimme? 2/4. Estimointi: Mitä opimme? 1/4. Estimointi: Mitä opimme? 3/4. Estimointi: Mitä opimme?

esitellä omia kokemuksia PTW uudesta timantti-ilmaisimesta

HITSATUN LIITOKSEN VÄSYMISKESTÄVYYDEN MÄÄRITTÄMINEN SÄRÖN KASVUN SIMULOINNILLA

CHEM-A1410 Materiaalitieteen perusteet

MS-A0501 Todennäköisyyslaskennan ja tilastotieteen peruskurssi

Harjoitus 7: NCSS - Tilastollinen analyysi

WESTENERGY OY AB MUSTASAAREN JÄTTEENPOLTTOLAITOKSEN KATTILATUHKA JA SAVUKAASUNPUHDISTUSJÄTE

KANSALLINEN LIITE (LVM) SFS-EN TERÄSRAKENTEIDEN SUUNNITTELU Sillat LIIKENNE- JA VIESTINTÄMINISTERIÖ

ABHELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Dynaamiset regressiomallit

TUTKIMUSAINEISTON ANALYYSI. LTKY012 Timo Törmäkangas

TILASTOLLINEN KOON VAIKUTUS MONOTONISESSA KUORMITUKSESSA

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 7: Pienimmän neliösumman menetelmä ja Newtonin menetelmä.

Transkriptio:

Master käyrä

Murtumissitkeyden arvioimisen ongelmia Charpy kokeissa suuri hajonta K Ic kokeet kalliita ja vaativat isoja näytteitä Lämpötilariippuvuuden huomioiminen? (pitääkö testata kaikissa lämpötiloissa) Hajonnan huomioiminen (milloin murtuma on poissuljettu? deterministinen vs. tilastollinen lähestymistapa)

Haurasmurtuman ydintyminen

Ydintyminen ura vs. särö

Lovellisissa näytteissä suurempi hajonta

Master-käyrä Ottaa huomioon haurasmurtuman tilastollisen luonteen Antaa kvantitatiivisen työkalun haurasmurtuman hallintaan erilaisista koetuloksista lämpötilan funktiona

Tilastollisuus

{ ( { } )} P =1- exp -N V Pr I f V { } 1- Pr V/O

Ydintymisen todennäköisyys ì ï P =1- expí - B f ï B 0 î æ ç K I ç K è 0 ö 4 ü ï ý ï ø þ

Hajonta ì ï P =1- expí - B f ï B î 0 æ K - K I min ç è K - K 0 min ö 4 ü ï ý ø ï þ

Koon vaikutus K IC1 = K min + (K IC2 - K min ) æ B 2 ç è B 1 ö 1/4 ø

Master - käyrä Hajonta Koon vaikutus [ ] =1- exp ç - ê K I - K min ç P K IC K I æ ç è é ù 4ö ú ë ê K - K 0 min û ú ø K B 2 = K min +[ KB - 1 K min] æ ç è B 1 B2 ö ø 1/ 4?

Lämpötilariippuvuus K 0 = 31+77 exp(0.019 [T - T 0 ])

Eri teräkset eri kohdassa käyrää

Mittauksilla määritetään T 0 Maximum-likelihood estimaatti datasta n å i=1 n d i exp{0.019 [ Ti - T 0]} 11+ 77 exp{0.019 [ Ti - T 0]} - å ( KIC - 20) 4 exp{0.019 [ i Ti - T 0]} (11+ 77 exp{0.019 [ i=1 Ti - T 0]} ) 5 = 0

Siis Mitataan murtumissitkeys eri lämpötiloissa K IC kokeet Charpy-kokeet Arvioidaan mittausten perusteella T 0 Lasketaan Master käyrältä K JC : eri lämpötiloissa eri murtumistodennäköisyydellä

Suunnitteluohjeet Säröllisten konstruktioiden käyttövarmuuden varmistaminen käyttäen tehokkaasti käytettävissä olevaa tietoa ja laskentamenetelmiä

Murtumismekaniikka K-mitoituslaskenta helppoa Valmiita ratkaisuja Lineaaris-elastisia malleja K testaus vaikeaa ja kallista J-mitoituslaskenta vaikeaa Vaatii elastis-plastisia särömalleja

Tarvitaan suunnitteluohje yhdistämään menetelmät s.e. Mahdollistaa LEFM käytön silloin kun se toimii Estää LEFM:n käytön silloin kun se ei sovellu Mahdollistaa työn korvaamisen konservatiivisuudella Suorituskyvystä ei makseta ellei sitä tarvita Ohjeistaa siirtymisen LEFM:stä EPFM:ään tarvittavissa kohteissa

Menetelmiä R6 "Assessment of the Integrity of Structures Containing Defects" SINTAP BS-PD6493 ETM jne.

Menetelmän perusosat Yksinkertaistettu rajakuormamääritelmä FAD CDF Analyysitaso valittavissa Mikä syötteiden laadussa tai analyysin helppoudessa voitetaan, se konservatiivisuudella maksetaan Ei-tyydyttävä tulos ohjaa tekemään monimutkaisemman(vähemmän konservatiivisen) analyysin

Yksinkertaista mallia pitää korjata

FAD - konsepti

Analyysitasot Vähentävät konservatiivisuutta Lisäävät työtä

Analyysitasot (skemaattinen esitys)

Failure assessment diagram FAD R6

Crack driving force - CDF

FAD vs. CDF Teknisesti ekvivalentit (nykyään) Valinta makuasia Vanhemmissa ohjeissa FAD historiallisista syistä Uudemmissa rinnalla yksinkertaisempi (?) CDF

Yhteenveto On olemassa lukuisia ohjeita jotka yhdistävät murtumismekaaniset parametrit ja plastisen ylikuorman suunnittelun Näiden tarkempi analyysi on jatkokurssin asiaa Jos tuntee parametrit, suunnittelumenetelmä tukee ja helpottaa analyysiä Jos ei ymmärrä menetelmän perusteita, ei menetelmä taluta oikeaan ratkaisuun http://www.eurofitnet.org/sintap_procedure_version_1a.pdf

Väsyminen

1842, Versailles

Wöhler

Klassinen väsymismitoitus

Coffin - Manson 41

Hajonta S-N käyrässä 43

Vaihteleva (toistuva) kuormitus R = s max s min Ds = s max -s min 44

Keskijännitys 45

Keskijännityksen hallitsemiseksi voidaan joko Testata eri keskijännityksillä tai Arvioida väsymiskestävyyttä eri keskijännityksellä tehdyn datan perusteella

Keskijännitys Goodman (1899) ì s = s í 1- s 0 a fs î s UTS ü ý þ Gerber (1874) ì ï æ s = s í 1- s 0 a fs ç î ï è s UTS ö ø 2 ü ï ý þ ï 47

Keskijännityksen vaikutus Modified Goodman equation Gerber parabola a ar m u 1 a ar m u 2 1 m 0

Keskijännityksen vaikutus ar max a max 0 ar max 1 R 2 max 0 Smith, Watson, and Topper (SWT) equation

Keskijännityksen vaikutus ar 1 max a ( max 0) ar max Walker equation 1 R 2 max 0

Kun kuormituksessa erilaisia jaksoja Kukin jakso vie osan väsymiskestoiästä

Miner Yksinkertainen lineaarinen summaatio Jaksojen järjestyksen oletetaan olevan merkityksetön D = m å i =1 n i N f,i 52 52

... mutta Todellisuudessa eri jaksojen järjestyksellä on merkitystä pienetkin syklit aiheuttavat vauriota kun se on päässyt alkuun satunnaiset ylikuormitukset parantavat kestävyyttä Minerin kaava silti yleisesti käytössä helpon käytettävyyden vuoksi

Entä kun kuormitus satunnaista Täytyy olla jokin tapa erottaa "syklit" satunnaisesti vaihtelevasta kuormituksesta Useita menetelmiä Käytetyin "rainflow" -menetelmä

Spektriväsytys 55

High-cycle vs. Low cycle 56

Alexander Kielland, 1980

UA232, DC-10, 1989

Eschede, 1998

Yleisin vaurio

Mitä tapahtuu ennen katastrofia? Miten vaurio syntyyy? Miten vaurio etenee? Mitä väsyminen on?

Materiaalimuutokset väsymisen aikana Vähäisiä Dislokaatiorakenteet muuttuvat Suurella kuormituksella havaitaan lujittumista tai pehmenemistä 62

Sykliset jännitys-venymäkäyrät 63

Vaurio alkaa särön muodostumisella Extruusio Intruusio Deformoitumaton matriisi

Sulkeumien vaikutus väsymisrajaan C riippuu sulkeuman sijainnista (C=1.56 pinnan alaisille sulkeumille ja C=1.43 pintasulkeumille) 65

Väsymissärön kasvu 11.12.2015 66

Vaurio keskittyy särön kärkeen

Särön kasvu kiihdyttää vauriota

Väsymisrajan luonne Väsymisraja häviää spektriväsytyksessä, ympäristövaikutteisessa väsytyksessä, jne. Väsymisrajaa ei havaita kaikilla materiaaleilla 69

70

Lujuuden vaikutus 0.5 x UTS 1.6 x HV 71

Paris: särönkasvua voidaan ennustaa Särönkasvu (µm / sykli) Kynnys K

Särön eteneminen näkyy murtopinnalla

Murtopinta-analyysi Ydintymiskohta Beach marks 74

... ja mikroskoopissa Väsymisjuovat (striations)

Väsyminen = ydintyminen + särönkasvu Extruusio Intruusio matriisi Deformoitumaton +

Ydintymisen osuus 900 Jännitysvaihtelu (MPa), Särönpituus (µm) 800 700 600 500 400 300 200 100 0 10 4 10 5 Syklit 10 6

Väsymisen hallinta

Valmistuksen laaduntarkkailu Väsymissuunnittelun parantaminen Turvallisuuskulttuuri Parannetut valmistuksen aikaiset tarkastukset Parannettu käytön aikaiset tarkastukset Lisätty käytön aikaisia tarkastuksia

Yhteenveto Väsyminen on vaihtokuorman ajamaa kiihtyvää särönkasvua Väsymisen hallinta kattaa koko tuotteen elinkaaren Suunnittelu Valmistus Seuranta