Tilastollinen koon vaikutus monotonisessa kuormituksessa

Abstract

Tilastolliset mitoitusmenetelmät ovat valtaamassa alaa metallien väsymislujuuden mitoituksessa. Vanhastaan on ollut tunnettua, että kappaleen väsymislujuus alenee, kun sen koko kasvaa. On osoitettu, että ilmiön taustalla on tilastollinen koon vaikutus. Mitä suurempi tutkittava kappale on, sitä suurempia alkuvikoja siinä esiintyy. Tämä johtaa lujuuden alenemiseen. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on tutkia, esiintyykö tilastollinen koon vaikutus myös staattisessa eli monotonisessa kuormituksessa. Erittäin hauraissa aineissa, kuten lasissa, tilastollinen koon vaikutus on ollut jo kauan tunnettu. Siksi yhdeksi tavoitteeksi asetettiin selvittää, riippuuko koon vaikutus aineen sitkeydestä. Kokeita tehtiin sen vuoksi tavallisella rakenneteräksellä, joka on hyvin sitkeää, sekä harmaalla valuraudalla, joka edustaa toista ääripäätä erittäin hauraana materiaalina. Lisäksi tehtiin kaksi koesarjaa erilaisilla langoilla. Toinen oli huonolaatuista pehmeäksi hehkutettua sidelankaa, toinen korkealaatuista pianolankaa. Näiden avulla oli tavoitteena selvittää paitsi sitkeyden myös laadun merkitys. Tulokset osoittavat, että tilastollinen koon vaikutus on nähtävissä myös staattisessa kuormituksessa, mutta huomattavasti väsymislujuutta lievempänä. Riippuvuutta sitkeydestä ei voitu osoittaa. Sen sijaan langoilla tehdyissä kokeissa nähtiin, että teräksen laadun vaikutus on huomattavan suuri huonolaatuisessa teräksessä.