search query: @supervisor Varsta, Petri / total: 201
results-list
reference: 11 / 201
« previous | next »
Author:Jutila, Mikko
Title:Failure mechanism of a laser stake welded T-joint
Laserläpihitsatun T-liitoksen murtumismekanismi
Publication type:Master's thesis
Publication year:2009
Pages:viii + 53 s. + liitt.      Language:   eng
Department/School:Sovelletun mekaniikan laitos
Main subject:Laivanrakennusoppi   (Kul-24)
Supervisor:Varsta, Petri
Instructor:Romanoff, Jani ; Ehlers, Sören ; Remes, Heikki
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TKK  5167   | Archive
Keywords:T-joint
laser stake weld
ultimate strength
field strain measurement
object grating method
T-liitos
laserläpihitsi
äärilujuus
kentän muodonmuutosmittaus
pintahilamenetelmä
Abstract (eng): Ship collisions and groundings are one of the greatest operational risks in maritime transportation.
In case of an accident, the consequences can be minimized primarily by the use of crashworthy structural solutions.
Sandwich plates have shown their potential towards crashworthiness, but a failure process of T-joints in these plates has not thoroughly investigated.
In the present study, a failure mechanism of a laser stake welded joint is investigated by using experimental methods.

Breadths of the laser stake welds in this study are between 1,2 and 1,6 mm.
Thus, it is difficult to investigate them by conventional material testing methods.
Therefore, a state-of-the-art field measurement system, ARAMIS, is applied to identify the failure process of a joint.
The system is based on an object grating method, where the grating is produced on the investigated surface by non-destructive methods.

The primary aim of the study is to present a failure mechanism of a laser stake welded T-joint under tensile loading.
This was investigated with a systematic image recording during the experiment.
Based on the recorded images, the ARAIVIIS system calculated displacements on the surface of the specimen.
From these displacements, the system was able to extract rigid-body motion, and strains in the specimen.

Test results indicate that the boundary between the weld and the base material is the most critical cross-section in terms of failure due to high material property gradient.
This area shows significant measurable strains, but its stresses cannot be defined consistently with available methods.
Failure process of a T-joint can be divided into four phases: The process starts when a face plate reaches its material yield limit at a cross-section next to the weld.
Consequently, the face plate deflects and opens crack-like root gaps between the web and face plates exerting the plate interface to shear and bending effects.
Force continues to increase up to 1,54 kN/mm, which is the ultimate load of the joint.
At this point, the von Mises strain in the middle of the weld is approximately 0,03, and the ultimate stress in the cross-section of the weld is 1035 MPa.
This value is the same for engineering and true stresses.
Corresponding hardness-based estimate is 12 % lower.
Significant shear strains emerge to the weld and web material boundary until the final fracture, which occurs rapidly at the force of 1,44 kN/mm.
The von Mises strain in the middle of the weld in the fracture point is 0,11 while the engineering and true stresses are 957 MPa and 1080 MPa, respectively.
Abstract (fin): Laivojen törmäykset ja pohjakosketukset aiheuttavat suurimmat toiminnalliset riskit merikuljetuksissa.
Vaurion sattuessa seurauksia voidaan ensisijaisesti pienentää törmäyksen kestävillä rakenteellisilla ratkaisuilla.
Teräksiset kerroslevyt ovat osoittautuneet törmäyksen kestäväksi rakenteeksi, mutta niissä olevien T-liitosten vaurioprosessi on vain vähän tutkittu aihealue.
Tässä tutkimuksessa käsitellään laserhitsatun liitoksen vauriomekanismia kokeellisin menetelmin.

Tässä tutkimuksessa tutkitut laser-läpihitsausliitokset ovat leveydeltään 1,2 - 1,6 mm.
Sen vuoksi niitä on vaikea tutkia perinteisillä materiaalikoemenetelmillä.
Tutkimus tehdäänkin hyödyntäen optista ARAMIS siirtymä- ja muodonmuutoskenttämittalaitetta.
Laite perustuu menetelmään, jossa kappaleen pinnalle muodostetaan hila ainetta rikkomattomalla menetelmällä.

Tutkimuksen tärkein tavoite on esittää laser-läpihitsatun T-liitoksen vauriomekanismi vetokuormitustilanteessa sekä määrittää numeeriset arvot jännitykselle ja venymälle.
Tämä toteutetaan kuvaamalla ajan suhteen säännöllisin välein liitoksen pintaa kuormituksen aikana.
Kuvien perusteella ARAMIS laskee koekappaleessa tapahtuvat siirtymät.
Siirtymistä järjestelmä erottelee jäykän kappaleen liikkeen ja kappaleen muodonmuutoksen.

Koetulokset osoittavat, että hitsi- ja perusmateriaalin rajapinta on kriittisin alue vaurion kannalta johtuen materiaaliominaisuuksien gradientista.
Alueella havaitaan suuria mitattavia venymiä, mutta jännityksiä ei pystytä määrittämään yksikäsitteisesti käytössä olevalla menetelmällä.
Vaurio T-liitoksessa tapahtuu neljässä vaiheessa käynnistyen siten, että pintalevy saavuttaa materiaalin myötörajan hitsin vieressä olevassa poikkileikkauksessa.
Tämä avaa särönkaltaiset juuriraot ydin- ja pintalevyn välissä altistaen liitoksen leikkaus ja taivutusvaikutuksille.
Liitoksen äärikuorma on 1,54 kN/mm.
Tässä pisteessä von Mises -venymä hitsin keskellä on noin 0,03, ja sekä insinööri- että todellinen jännitys poikkileikkauksessa on 1035 MPa.
Kovuuspohjainen äärilujuus aliarvioi tätä jännitystä 12 %.
Merkittäviä leikkausvenyviä syntyy hitsimateriaalin ja ydinlevyn perusmateriaalin välille ennen lopullista murtumista, joka tapahtuu nopeasti voiman laskettua 1,44 kN/mm:iin. von Mises -venymä murtopisteessä on 0,11, jolloin nimellinen jännitys on 957 MPa ja todellinen vastaavasti 1080 MPa.
ED:2010-02-04
INSSI record number: 38860
+ add basket
« previous | next »
INSSI