Kyntöauran rakenteiden ja kuormitusten analysointi

Abstract

Tässä työssä on tutkittu lujien S700 rakenneputkien soveltuvuutta kyntöauran rakennemateriaaliksi erityisesti väsymisen kannalta. Työn kirjallisuustutkimuksessa etsitään tietoa erityisesti lujien terästen väsymismitoituksesta sekä väsymiskestävyyden parantamisesta. Lisäksi työssä suunnitellaan kyntöauran kriittisiä kohtia kirjallisuustutkimuksen perusteella.

Työn lähtökohtana oli kyntöauran kuormitusten selvittäminen, jotta auran rakenteita voidaan analysoida todellisten kuormitusten avulla. Kirjallisuustutkimuksen sekä todellisten kuormitusten pohjalta tarkasteltiin rakennetta, missä teräslaatu vaihdettiin S355-teräksestä S700-teräkseen. Rakennetta tarkasteltiin tutkimalla kestoikää sekä rakenteen painonsäästöä. Hitsisaumojen väsymismitoitus tehtiin FE- ja hot spot -menetelmillä. Tällä haluttiin selvittää, saadaanko rakenteelle lisää käyttöikää lujia teräksiä käytettäessä massan säästöä unohtamatta. Väsymistarkastelussa huomattiin, että suurin vaikutus liitoksen kestoikään on liitoksen geometrialla sekä hitsisauman jälkikäsittelyllä. Lovettoman perusaineen kestoiän todettiin kasvavan siirryttäessä lujiin teräksiin. Huomattiin myös, että runkorakenteen massa pieneni lujia teräksiä käytettäessä. Jatkotutkimuksena rakenteen optimointi sekä hitsauksen vaikutuksen tutkiminen lujien terästen ominaisuuksiin voisivat tuoda uutta näkemystä suunnitteluun.

This study concerns the suitability of S700 high strength steel tubes in structures of a plough especially in terms of fatigue. The literature research aims to get information about fatigue and improvement of the fatigue strength. In addition, the details of plough are designed on the basis of the literature research.

The starting point of this study was to find out the loads directed to the plough, in order to analyze the structures of the plough with the actual load data. The new plough structure, where steel quality was changed from S355 to S700, was examined on the basis of the actual load data and literature research. The structure was studied by examining its fatigue time and weight reduction. The fatigue analyzes of welds were done by using FE- and hot spot methods. These were investigated to see if the fatigue time of the structures could be increased by using high-strength steel. Geometry of the weld and the post-treatment had the biggest impact on life time of the joint. The fatigue time of unnotched base material increased when the strength of the steel was increased. A further investigation could concern optimization of structures and impact of welding to high-strength steel.