kuormitusjaksot

Kuormitusjaksot ovat ajanjaksoja, joiden aikana rakenne tai komponentti altistuu muuttuville kuormille. Ne ovat keskeisiä väsymys- ja kestävyyysanalyysissä, joissa pyritään arvioimaan, kuinka monta jaksoa rakenne kestää ennen murtumaa tai merkittävää heikentymistä. Jokainen jakso voidaan määritellä kuormituksen maksimikohdan ja minimikohdan sekä kuormituksen amplitudilla ja mahdollisella keskimääräisellä kuormituksella. Tavanomaisia mittareita ovat kuormituksen amplitudi ∆σ ja mean- eli keskivertokuormitus σm, sekä R-arvo, joka ilmoittaa minimi- ja maksimikuormituksen suhteen (R = σmin/σmax).

Jaksoja voidaan luokitella täysjaksoiksi tai puolijaksoiksi: täysjakso vastaa täydellistä ylös- ja alaspäin vaihtelua, kun taas puolijakso kattaa vain osan tästä kierroksesta. Kuormitushistoria voidaan tiivistää jaksoiksi kuormituslaskennan avulla, tyypillisesti Rainflow-laskennalla. Tämä menetelmä muuntaa aikahistoriasta ylläpidetyn jaksojen jakauman, jota käytetään väsymystason ja käyttöiän ennustamiseen.

Kuormitusjaksot ovat olennaisia auto- ja ilmailutekniikassa, rakennusten suunnittelussa sekä teollisuuslaitteiden lujuuslaskennassa, joissa käyttöprofiilit muodostuvat monimutkaisista kuormitusjaksoista. Suunnittelun tavoitteena on mitoittaa rakenne kestämään kyseiset kuormitusjaksot riittävän luotettavasti ja turvallisesti, sekä toteuttaa vastaavat testaus- ja laadunvarmistusmenetelmät. Perinteisiä työvälineitä ovat väsymysmurtumien ennusteet, S-N-käyrät sekä Minerin sääntö sekä erilaiset syötteenhallintamenetelmät kuormitusprofiileihin.