Onderzoek naar de invloed van laspoortjes op de dynamische sterkte van liggers

TECHI'TISCHE HOGESCHOOL

Afdeling der

VEG- EN WATERBOUWKIJ1DE

STEVIN - LABORATORIIThI.

Rapport 6-58-6-VLP-1

Onderzoek naar de invloed van las-oortjes op de dynamische sterkte

van ligers.

Stevinweg L4.

Deift.

INEOUD:

blz.

Inleiding en doel I

Proevenserie I

Verrichte metingen en resultaten I

Operkingen en conclusies ₃ Tabel I 6 I, 7 I! 8 Grafieken I en 2 ₉ Grafiek ₃ 10 Tekening 1a _II 12 2 waarop de tabellen IV en V 1 Foto's 14 t/m 17 VLP-1 I.

VLP-1

_1..

Inleiding en doe].:

Op verzoek van de inachinefabriek en scheepswerf _van

PSmit jr0 N.V,te Rotterdam is _{naar aanieiding van opgetre}

den moeilijkheden met gelaste fundaties voor dieselmotoren, een ond.erzoek ingesteld naar het al of niet wenselijk zijn van het aanbrengen van laspoortjes bij gelaste liggers.

Pro evenserie:

Door bovengenoemde firma zijn op ongeveer halve ware grootte volgens de gebruikelijke methode een tweetal liggers vervaardigd,als aangegeven op tekening 2 b1z.1.

tw0:

ligger I met laspoortjes ligger II zond.er laspoortjes0

Voor de bewerking en lasvolgorde der liggers zie _{de tekeningen} en blz.11 en 12.

Beide liggers zijn na het lassen gegloeid.,voor _{do gloeikroxnmen} wordt verwezen naa.r do grafieken I en 2 op blz,9.

Tevens zijn van het plaatmateriaal der llggers een aantal proefstaven vervaardigd voor trek-en kerfslagproeven.

Verrichte metingen en resultaten:

De beproeving van de trek-en kerfslagproefstaven is uit-gevoerd door het "Centrum voor Lastechniek _{N.V.L,-T.N.O,'tte}

's Gravenhage.De resultaten _{van d.eze laatste proeven zijn} verineld in tabel I blz.6.

Voor het meten van spanningen zijn rekstrookjes _aangebracht op de plaatsen _{aangegeven met cijfers I t/m 10 op tekening} 2 b1z013.

Allereerst is nagegaan de spmningsverde1ing bij statische be lasting0De resultaten hiervan zijn vermeld in d.e tabeilen II en III op blz.7 en 8,waarin ter vergelijking tevens de bereken-do waarden voor de spanningen zijn _opgegeven.

Voor de spaaningsverdeling bij dyaamische belasting waarbij de rekstrookjes aangesloten werden op een penschrijver,zijn de resultaten vermeld in de tabellen IV en V op tek.2 blz.13.

I-aco

VLP- I

-2--Alle belastinen zowel statisch als dynamisch zijn genieten met behuip van een 50 tons dru.kdoos0

De beproeving is geschied in een vermoei.ingsframe,waarbij d.e belasting was aangebracht met behuip van een 50 tons vij zel, welke aangesloten was op een pulsator met een capaciteit van 800 cin3,fabrikaat Losenhausen.

Het belastiagsschema(vierpunts-buigproef)is aangegeven op te-kening 2 b1z0130

De frequentie van d.e belastingswisselingen bed.roeg 145 per mm, Het totaal aantal wisselingen was af te lezen op een toeren--teller van d.e pulsator0

Na elke 30000 wisselingen is de ligger onderzocht op de aanwe-zigheid. van scheuren0

Aanvankelijk i.s dit gedaan met behuip van een scheuroscoop,ter-wiji de maximum belasting statisch was aangebracht0

Later is gezocht naar scheuren ti.jdens de normale amische belasting door de ligger op plaatsen waar scheuren verwacht konden worden te bespuiten met testolie,Een scheurtje doet in

de oliefilm kleine belletjes ontstaan0

Het ontstaan en het aaagroeien van d.e scheuren is zo goed mo-gelijk nagegaan en is aangegeven op tekening 2 blz,13,

Na elke 300.000 wisselingen is de belasting met ongeveer 15% verhoogd.0Dit is geschied om er zeker van te zijn dat de ligger in een redelijke tijd zou bezwijken,en toch uit elke proef een indruk te krijgen omtrent de sterkte van d.e liggers ten op-zichte van elkaar.

B±j ligger II zijn de belastingen zodanig gekozen dat bij elke belastingstrap de spanningen in de velden zo goed mogelijk overeen kwamen met die van de overeenkomatige belastingatrap van ligger I.

Na het bezwijken van de liggers is d.e beproeving voortge-zet volgen.s onderstaand belastingsachema(3 punts-buigproef), waarbij voor ligger II d.e belasting constant is gehouden0Bij

ligger I is de belasting bij d.e driepunts-buigproef veranderd en is uitsluitend. het verloop van de scheurvorming nagegaan0 (zie tabel IV op tek,2 b1z013),

scheu r orhsocin bU

VLP1

-3-In de tabellen IV en V op tekening 2 blz.13 is het totaal

aantal wisselirigen tot bezwijken,zowel voor de vier

ala

drie-punts buigproef,in diverse trappen aangegeven.

OPMERKINGEN EN CONCLUSIES:

a0

Het onderzoek naar de aanwezigheid van scheuren met

be-huip van de scheuroscoop bleek voor dit geval zeer tijd.rovend

te zijn,terwijl bovendien het tijdig ontdekken van scheuren

op

deze wijze zeer moeilijk was. De scheuren ontstonden alle ter

plaatse van d.e lasovergangen,terwijl juist op deze plaatsen ook

zonder de aanwezigheid van scheuren bij het bespuiten met test

inkt don.kere strepen achter bleven.

Door het gladslijpen van de lasovergangen

_{zou hierin een}

ver-betering verkregen kunnen zijn,doch dit zou de proei'resultaten

hebben beLavloed,

Be later toegepaste methode waarbij de ligger tijdens de

dyna-mische beproeving met testinkt werd bespoten en waarbij reeds

bij zeer kleine afmetin.gen van de scheurtjes blaasjes

zicht-baar werden,had bovendien nog de volgende voordelen:

1°.

_{dit onderzoek kon geschieden tijdens de dynamische}

beproe-ving,terwijl bij het onderzoek met de scheuroscoop,dat enige

uren in beslag nam,van dynarnische op statische belasting rnoest

warden overgegaan,zodat de beproeving na elke 30000 wisselingen

enige uren stilstond.

20

_{doordat de beproeving ononderbroken voortgezet kon warden}

was het bovendien mogelijk het onderzoek naar scheuren vaker

uit te voeren en toch per dag funk op te schieten.

Dit was vooral van belang am het voortschrijden

van de

scheur op de voet te kunnen volgen.

b

In tabel I (resultaten statische belasting ligger I) is

voor de berekende spanningen in de punten I t/m 6 uitgegaan van

de verzwakte doorsnede direct naast het dwarsschot.

De gerneten spanning in punt 2 (midden bovenkant onderfiens)

is aanzienlijk hoger dan de berekende,en oak hoger dan de

geme-ten spanning in punt

5

(midd.en onderkant onderfiens).

Hieruit blijkt wel dat de bovenkant van de onderilenc ter

;1wtso van hot poortjedoor dc aanwezigheid.

van dit poortje

aanmeri:elijk zwaarder is belast dan waarop gerekend. wordt bij

verwaarlozing van de spanningoconcentraties door het laspoortje.,

VLP- I

Voor de rekstrookjes 7 t/m 10 komen de gemeten spanningen

opmerkelijk goed overeen met de berekende (zie ook grafiek 3

blz0 10),echter zullen we deze waarden toch met de nodige

voor-zichtigheid moeten hanteren.

Immers door de horizontale wrijvingsk"rachten aan de

onderzij-den. vande ondersteunin.gsbalkjes wasdeliggergedeeltelijk

inge-k1eiad,terwi1 ter vereenvoudiging van d.e berek.erirg de llgger

ale vrij op.gelegd is bes.chouwd.Men zoixdus. verwachten dat de

gemeten spanaingen lager waren dan de berekende,zaals ook

inder-&aad bij ligger II gevon.d.en is (zie tabel LII biz.8 en grafiek 3

blz0 10)0 flat dit echter bij ligger I niet het geval bleek te

zijn,nioet worden verklaard uit spann.ingsverstoringen

veroor-zaakt dcior de laspoortjes0Ter plaat.se van d.e poortjes girigen

spanningen vanuit het lijf naar de flens welke in het mid.den

van

het veld niet meer volledig terugkeerden.De ligger xnoet ter

plaatse van het midden van een veld dan ook nog als

gedeelte-lijk "verzwakt" beschouwd worden.

In tabel III blz.8 zien we dat bij ligger LI de gemeten

spannin-gen 11n lager zijn dan de berekende en dat de verhouding

tus-sen de gexaeten en de berekende spanningen vrijwel constant is0

De plaatselijk hoge waarden van de spanningen gemeten bi.j

11g.-ger I,kwamen bij lig11g.-ger II niet voor.

c0 Uit de tabellen IV en V op tekening 2 blz.13(resultaten

dynainische belasting)blijkt dat voor het verkrijgen van

dezeif-de spanningen in het mi&d.e.n dezeif-der veldezeif-den (punten

7

t/m 10 )bij

ligger II een ho.gere be lasting n.odig was dn hi4 ligger I.

Ditzelfd.e is reeds geconstateerd bij de statiache belasting

en

toegesehreven aan de invloed van de l.aapoortjes.

Vergelijkaa we het vezschul b.ij de dyunni sche be lasting met het

verachil bij de statisehe belasting,dan blijkt dit binnen de

meetnauwkeurigheid. van een dyrsmische belasting

overeen te

ko-inen.Hieruit volgt dat de gekozen methode om de spannin.gen in

de middens der velden bij beide liggers gefl.jk te houden

aan de

veilige kant is, ale het er om g.aat aan te ton.en dat ligger II

sterker is dan ligger I.

We kunnen. dus zonder twi.jfel stellen dat ligger II aan.merkelijk

sterker is den ligger I,daa.r ligger II gedurende

een. veel groter

aantal wisselingen aan grotere spmiingen. en. due in

nog

meerde-re mate aan grotemeerde-re belastingen is blootgesteld.,voordat

Prof0 i0.A.van-Dbuwen.

VLP- I

-5--Het noemen van vermoeiheid.swaarden. is op grond van deze proe yen op reie basis niet mogell.jk Om. .d.e.zs te bepalen is een grater aaiitaJ. proefliggers no&7keLL.jk0

Opgemerkt dient nog te warden dat de scheu.r.en altid in de lasovergangen begonnen0De aard. van de lasovergang zal der-halve een vrij grate invloed hebben op de sterkte van. de

hg-ger0

Zo zien we in tabel IV dat bij het rechter belastingschot,tij-dens d.e vierpunts-bu.igproef van ligger I gelijktijdi.g net de totale breuk een scheur outstand. bij bet linker belastingschot0

(verder gescheurd tijd.ens driepunts-buigproe..f).

BIj higger II echter outstand de scheu.r bij het linker belas-tingschot (driepunts-buigproef)eerst ca 5OOOOO wisselingen na de breuk bij het rechter belastingschot(vierpunts-buig-proef)0Dit is te verklaren,doordat bij de vierpunts-buigproef van ligger II bij punt O(zie tekening 2)een scherpe

lasover-gang aanwezig was die de sterkte ougunstig beinvloedde.De hg-ger began dan oak van de rand van de f lens uit te scheuren, terwiji bij de d.riepunts-buigproef van higger II de eerste scheur in het lijf ontstond0

Dit is voor ligger II nag een ongunstige factor geweest,

Deift, 1'7 oktober

₁₉₅₈

VLP-1

*)

Twijfelachtige waard.e tengevolge van mishan.deld.e proefstaven0

Opm.: Deze proeven werden verricht door het "Centrum voor Las-techniek N.V.L.- T.N.0." Zeestraat 62,'s Gravenhage.

TLBEL I. TREKPROEVEN.

-onbehandeld

10mm

14mm

_19mm

langs dwars langs dwars langs d.wars

vloeigrens kgf/mm2 treksterkte kgf/mm2 rek 1=5d 26,7 38,9 34,5 29,6 39,7 32,5 30,0 45,7 33,6 30,4 45,2 32,8 35,3 46,8 32,2 3',9 47,7 29,6 gegloeid

10mm

14mm

_19mm

langs dwars langs dwars langs dwars vloeigrens kgf/rnm2 treksterkte kgf/xnm2 rek 1=5d.

%

24,4 37,8 40,8

259)

38,1 35,9 27,4 42,0 36,2 28,9

43,1

34,5 33,5 44,9 35,2 34,6 45,6

33,7

KERFSLAGPROEITEN (20°C) -onbehandeld gegloeid 10 mm 14 mm 19 mm 10 mm 1L1 mm 19 mm Kerfslagwaarde _{20,3 13,6} 16,1 _{29,7 15,6 14,9} in kgin/cm2

_19,7

_{14,6 15,7 24,3} 13,3*) _16,1 22,0 15,1 16,0 26,6 _{15,'V 16,7}

VLP1

-7-TLBEL IL

RESULTATEN STATISCHE BELASTING LIGGER I.

No

rek-

strook-GEAE TEN SPANNINGEN

in kgf/cm2.

BEREKENDE SPANNINGEN

je.

416t0B,32t012,'-4-8t.16,64t20,8t024,96t.29,12t 33,28t0

300 570 860 1120 11400 17140 ₁₉₈₀ 2220 263 526 789 1052 1315 1578 1841 2104 2 320 640 1000 1370 1710 2030 2350 2650 263 526 789 1052 1315 1578 1841 2104 213 465 740 1000 1260 _{1570 1750} 2030 263 526 _{789 1052 1315} 1578 1841 2104 260 520 780 _{1050 1300 1570 1770 2030} 285 570 855 1140 _{1425 1710 1995} 2280 255 510 780 1050 1330 1610 1830 2100 285 570 855 11140 _{11425 1710 1995} 2280 6 210 4140 725 1000 1260 1570 1790 2060 285 570 855 1140 1425 1710 1995 2280 250 490 760 1040 _{1300 1570 1790 2030} 260 520 780 10140 ₁₃₀₀ 1560 1820 2080 8 250 490 760 1050 1300 1570 1790 2040 260 520 780 1040 1300 1560 1820 2080 235 480 750 1030 1280 1570 1780 2030 260 520 780 10140 ₁₃₀₀ 1560 1820 2080 10 250 500 770 1050 1380 1590 1820 2060 260 520 780 1040 1300 1560 1820 2080

v-a'IA

09?

17L61, o?2L 179L oocL.

170,

0170L. 1796

o&

8?

0?,

917

09?

917? t(fit,t,

080?

i6I,

0?9E- 17691, O9 179i7L

0OL

i7t-?L 01i0t O8i,

iic/,

O?

09?

6

080?

O?81..

O9t..

OOL

01701... O2 O?

09?

161,

102.,t,

iin,

i??i,

-,iL6

080?

17?6L. 0?81.. 9L-

09L.

O0 tñ..?L.. 01701,

ii6

02L

0?

oo

09?

oc

080?

0?9L.. O9

00t..

0170L.. 09L

0?

09?

17i91, 17171, 1iI,L,L 17L..6 170L

?17

80?

1rti

020?

0?2t..

09

ooct... OiiOL..

02

0?

09?

1,91, 179[ 17?171, 172LA- 17176 11, 2917

8??

090?

1791,

0?2

1i6-

09t,

00

17171,1, 0170L- 171..6

02

1769

0?

?17

09?

???

O?6L.- 0891.. 017171.. 00?1..

096

0?2 0917 017? 17L1..

9cL.

17?c1, 17L..L.I, 1788 1799 9?17 91,?

991..

17[..1.. 6lrtñ.. 17?cl... ?lr?L.. -1717t,(, 0(, 1796

8?2

179

?9

172 17V

L0?

021.. 0?6L- 90tA.. 0891.. 99171.. 017171, 98?L.. 00?1.. 91701, 096 9172

0&

?9

0217 91,17 017? 961...

r8?'c

N.INMvas

IaDnnmYa$

NarwaD

11

aaDDI'I

DI9.VnI

oIJV

NVamnsai

iii

tiavi

'1,

-;

i:

UiI1JT

"

1 c ba

"III,,

I

°

&; 9 9 9 S S' 5'c. 9c 9'!? ,i

H

I

IT:

UI

111

__mm

Q09

L>Jd

UT:

-U.

-H1TI

U

U

--b

2 2oo 200o ta I oo 00 1200 000 800 I0Q

RAF(EJ<

3

/

/

/

//

/

/

/

/

10.

2I16

8,Q

324i8 2O80 24f,96

2,I2

ELMT)NG IN

t-.EREKENDE 5PAHMNc VOOR REKSTROOKJE57YmOLIGGER5IEN]t

---GEMETE.N

EM.SPMNtNG VOO REKSTROOKJE5 LIGCERI

a

L QJQLc3Qrde

_Ic

eSinnCn

n b

rnicden von de consrucEe,

ercnd

nqar beicie e.ncen.

.DG

he1 in elkoor

eIcc1)Le

botk (a5sefl

ok vo1L

c) kQpJe

onqsafl von

mm

Qan 40mm plool

) omberEen beide

pIoL

aon

mm

zder

Q5fl

Van

I

ir

lie

cooLje' tsen,dch bcmcmnd

T

e6rE'Ikep e(ecLraden

G rcno1ken

vcn

k

-

hc%derl: Conarc 4

3)mrn

Overi

Icc3er

'ReSiSLn5

A mm

DOORSNEDE

///

/ ,/

/

l2 12. a

4AA

a

5 mm '10

t

ZcA-IAA L

DOO1SWEDE B

\

"

\

U15VOLGODE L1GQET I

EGEVENS VER5TREKT DOOR

?.3MT

r.

f'4.V.

-586

VLP

TEK N9

T

oO

)

1.4

hm pQal Qon beide (Ierizer) r,e&

Von

de

A

d) ko)es omIQsen

van Lo mm

oon 4

mm 2J

m 6eur-En bi.de

iden ic'issen van

rn

p

iaaL

0cm

J9

him pI331.

2.

I

_It

iorm

voor uspQrIng tniomrnpbot zieckzEoii

IN

i bag

deLatl n ,elaag

III

iorflrn

.I'

iiaaq LoHe,oec

/z

rT\

over dez rr,m

2Iaauikh akken

'I

I______

2 kc

''4

rsL

k

omdron

vn ck

I

loogoansuiLcnd

opdornassincn

van

1 /m

daarna

rksLuk

zijdc.

n hd mddn

noar dind

hr

uparn

10mm

paaL

r

'ui

1 abI

iasLndri

voorand'rc

Tc bc3tnncn

ba/k wrkcid

kuni

asvoJorde prodbaik zonckr laspoor-ljes

Ilqcrll

Eek.ng lb

I

breuk van 1iger I (vierpunts-buigproef)0

(de cijfers op het transparant geven de volgorde van het scheuren

aan

Breuk van 1iger I

epmtsbuiproel).

(de cijfers op het transparat

geven d.e volgorde van het

Breuk van. ligger I (driepunts-buiproer),

(d.e cijfers op het transparant _{geven. de voigorde van het} scheuren aan,zie ook tek.2,blzDl3)O

Breuk va er ivierpunts-buigproef).

(de _{op het transparant geven de volgorde van het}

V LP I

16

Breuk van 1iger II(vierpuntsbuigproef).

(de cijfers op het transparant geven de volgorde van het

Breuk van ligger II (driepunts-buigproef).

(d.e cijfers op het transparant geven de volgord.e van het scheuren aan,zie ook tek.2,blz.13).