Tilastollinen koon vaikutus staattisessa kuormituksessa

Abstract

Tarkoituksena tässä työssä oli tutkia materiaalin käyttäytymistä, eli käykö kuten väsymisessä: lujuus alenee, kun kappaleen koko kasvaa. Aikaisempien tietojen perusteella voidaan epäillä, että ilmiö esiintyy lähinnä haurailla aineilla, siksi tutkitaan sitkeyden vaikutusta. Tutkittavana materiaalit olivat lattasauvat, materiaali oli alunperin tarkoitus olla S-235-J0 (tai S-235-J2) -terästä, toinen tutkittu materiaali oli valurauta (EN-GJL-350). Vetosauvoista tehtiin vetosarjoja, tarkoituksena oli saada paljon mittaustuloksia myöhemmin tehtävää tilastollista analyysiä varten. Tehtiin myös Charpy-iskukokeet S-235- lattasauvoille. Työ alkoi koessauvojen piirtämisellä Inventor ohjelmistoa käyttäen.Tämän jälkeen kappaleet leikattiin konepajalla, ja osat toimitettiin Technobotnialle, jossa tehtiin veto- ja iskukokeet. Terässauvojen kokeet tehtiin kolmesta eri koe-erästä, joita oli lämpökäsitelty eri tavoin, tällä tavalla saatiin aikaan eri tutkimustuloksia. Seuraava vaihe oli saatujen mittaustulosten tilastointi, ja tulosten analysointi. Tulos-ten perusteella voitiin huomata, että koe-erissä 1 ja 2 pienempien Lc 50-vetokoesauvojen vetomurtolujuus oli suurempi kuin isompien Lt 400-sauvojen. Erästä 3 tehtiin vain Charpy-koe. Erä 4 oli uudelleenhehkutettu erä 3, joka vedettiin -60 °C lämpöisenä. Tässä erässä Lt 400-sauvojen vetomurtolujuus oli suurempi kuin Lc 50-sauvojen. Tehtiin myös FEM-analyysi Inventorilla, ja verrattiin kokeissa saatuja tuloksia siihen. Lopputuloksena oli päätelmä, että koon vaikutus on syytä ottaa huomioon, kun käytetään terästä koneenrakennuksen materiaalina.

The purpose of this thesis work was to examine mechanical behaviour of engi-neering materials, whether the strength is reduced when the size of the object in-creases. On the basis of previous studies, it was possible to assume, that this phe-nomenon occurs mostly in brittle materials, that is why we examined the effect of toughness. The methods used in this thesis were tensile strength test and the Charpy impact test. The material that was tested was S235 steel. There was the total of three test series. Another tested material was cast iron EN-GJL-350. The S235 results were as expected in two first test series, but the results in last test series were deviating from the others. The conclusions were that there was the size has an effect on the strength of mate-rial, and it should be taken into account when steel is used as an engineering mate-rial.