Makkonen, Tilastollinen koon vaikutus monotonisessa kuormituksessa

Tässä kirjoituksessa tutkitaan, esiintyykö teräksen staattisessa kuormituksessa tilastollista koon vaikutusta. Sen mukaan kappaleen koon kasvaessa lujuus alenee. Erittäin hauraissa aineissa, kuten lasissa, ilmiö on ollut jo kauan tunnettu. Siksi yhdeksi tavoitteeksi asetettiin selvittää, riippuuko koon vaikutus aineen sitkeydestä. Kokeita tehtiin tavallisella rakenneteräksellä, joka on hyvin sitkeää, sekä harmaalla valuraudalla, joka taas on erittäin hauras materiaali. Lisäksi tehtiin kaksi koesarjaa erilaisilla langoilla. Toinen oli huonolaatuista pehmeäksi hehkutettua sidelankaa, toinen korkealaatuista pianolankaa. Näiden avulla oli tavoitteena selvittää paitsi sitkeyden myös laadun merkitys. Tulokset osoittavat, että tilastollinen koon vaikutus on nähtävissä myös teräksellä. Vastoin alkuolettamuksia tilastollinen koon vaikutus ei näytä liittyvän metallin haurauteen. Haurailla aineilla koon vaikutus oli selvästi pienempi kuin sitkeillä. Materiaalin laatu vaikuttaa sen sijaan ratkaisevasti tilastollisen koon vaikutuksen suuruuteen. Syynä voidaan olettaa olevan aineen puhtausaste eli sulkeumien ja muiden ainevikojen määrä. Mitä huonompilaatuinen materiaali on kyseessä, sitä voimakkaammin lujuus alenee kappaleen koon kasvaessa. Tilastollista koon vaikutusta arvioitiin kahdella eri menetelmällä: perinteisellä heikoimman lenkin menetelmällä sekä kirjoittajan väsymislujuuden arviointiin kehittämällä alkuvikajakaumiin perustuvalla menetelmällä. Ensin mainittu ei ole täysin tyydyttävä malli. Se jonkin verran yliarvioi keskijännityksen muutoksen ja aliarvioi hajonnan muutoksen kappaleen koon kasvaessa. Kirjoittajan menetelmä antaa parempia ennusteita, vaikka menetelmän soveltamisessa tietojen puuttuessa joudutaan tekemään yksinkertaistavia olettamuksia.