MEKANİK LABORATUARI-1

Benzer belgeler
genel denklemin elde edilebilir. Şekil 1' den, M=P.V yazılabilir. Böylece elastik eğri denklemi

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Strain Gauge Deneyi Çalışma Notu

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9B - BURULMA DENEYİ

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

BURULMA (TORSİON) Dairesel Kesitli Çubukların (Millerin) Burulması MUKAVEMET - Ders Notları - Prof.Dr. Mehmet Zor

SÜLEYMAN DEMİ REL ÜNİ VERSİ TESİ MÜHENDİ SLİ K-Mİ MARLIK FAKÜLTESİ MAKİ NA MÜHENDİ SLİĞİ BÖLÜMÜ MEKANİK LABORATUARI DENEY RAPORU

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 3 ÜÇ NOKTALI EĞİLME DENEYİ

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Mukavemet-II PROF. DR. MURAT DEMİR AYDIN

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

STRAIN GAGE DENEY FÖYÜ

Burulma (Torsion) Amaçlar

29. Düzlem çerçeve örnek çözümleri

Saf Eğilme(Pure Bending)

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

METALİK MALZEMELERİN ÇEKME DENEYİ

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Kesit Tesirleri Tekil Kuvvetler

Kırılma Hipotezleri. Makine Elemanları. Eşdeğer Gerilme ve Hasar (Kırılma ve Akma) Hipotezleri

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR II DERSİ EĞME DENEYİ

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

Burulma (Torsion): Dairesel Kesitli Millerde Gerilme ve Şekil Değiştirmeler

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mukavemet II Final Sınavı (2A)

Tanım: Boyuna doğrultuda eksenel basınç kuvveti taşıyan elemanlara Basınç Çubuğu denir.

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

EĞİLME. Köprünün tabyası onun eğilme gerilmesine karşı koyma dayanımı esas alınarak boyutlandırılır.

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

MUKAVEMET Öğr. Gör. Fatih KURTULUŞ

T.C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER II DERSİ

MEKANİK LABORATUARI-2

11/6/2014 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ. MEKANİK ve MUKAVEMET BİLGİSİ MEKANİK VE MUKAVEMET BİLGİSİ

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

MATERIALS. Basit Eğilme. Third Edition. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf. Lecture Notes: J. Walt Oler Texas Tech University

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Mühendislik Fakültesi Makina Mühendisliği Bölümü Mukavemet I Final Sınavı

BURULMA. Deformasyondan önce. Daireler yine dairesel kalır. Boyuna çizgiler çarpılır. Radyal çizgiler doğrusal kalır Deformasyondan sonra

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Mukavemet. Betonarme Yapılar. Giriş, Malzeme Mekanik Özellikleri. Dr. Haluk Sesigür İ.T.Ü. Mimarlık Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

MUKAVEMET SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE ELEMANLARI-I DERS NOTU

idecad Çelik 8 Kullanılan Yönetmelikler


5. BASINÇ ÇUBUKLARI. Euler bağıntısıyla belirlidir. Bununla ilgili kritik burkulma gerilmesi:

EKSENEL YÜKLERDEN OLUŞAN GERILME VE ŞEKİL DEĞİŞİMİ Eksenel yüklü elemanlarda meydana gelen normal gerilmelerin nasıl hesaplanacağı daha önce ele

T.C. TURGUT ÖZAL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 9A GERİNİM ÖLÇER KULLANARAK GERİLİM ANALİZİ YAPILMASI

Prof. Dr. Cengiz DÜNDAR

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

İNŞ 320- Betonarme 2 Ders Notları / Prof Dr. Cengiz DÜNDAR Arş. Gör. Duygu BAŞLI

Doç. Dr. Muhammet Cerit Öğretim Üyesi Makine Mühendisliği Bölümü (Mekanik Ana Bilim Dalı) Elektronik posta ( ):

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

Mukavemet-II. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Bölüm-4 MALZEMELERDE ÇEKME-BASMA - KESME GERİLMELERİ VE YOUNG MODÜLÜ Malzemelerde Zorlanma ve Gerilme Şekilleri

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

= ε s = 0,003*( ,3979)/185,3979 = 6,2234*10-3

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

Mekanik. Mühendislik Matematik

Makine Elemanları I Prof. Dr. İrfan Kaymaz. Temel bilgiler-flipped Classroom Mukavemet Esasları

Makine Elemanları I Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel bilgiler-flipped Classroom Mukavemet Esasları

MUKAVEMET I ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER

MAKİNE ELEMANLARI I Mukavemet Esasları (Flipped Classroom)

Malzemenin Mekanik Özellikleri

2.2 KAYNAKLI BİRLEŞİMLER

ISI TRANSFERİ LABORATUARI-1

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MADEN İŞLETME LABORATUVARI

Elemanlardaki İç Kuvvetler

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

ÇELİK YAPILAR EKSENEL BASINÇ KUVVETİ ETKİSİ. Hazırlayan: Yard.Doç.Dr.Kıvanç TAŞKIN

Saf Eğilme (Pure Bending)

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

MECHANICS OF MATERIALS

R d N 1 N 2 N 3 N 4 /2 /2

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

MENGENE HESAPLARI A-VĐDALI MENGENE MĐLĐ.

Makine Elemanları I Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

ÇELİK YAPILARIN TASARIM, HESAP ve YAPIM ESASLARI. ÖRNEKLER ve TS648 le KARŞILAŞTIRILMASI

Transkript:

MEKANİK LABORATUARI-1 Deney Sorumlusu ve Uyg. Öğr. El. Doç. Dr. Mete Onur KAMAN Yrd. Doç. Dr. Mustafa GÜR Yrd. Doç. Dr. Murat Yavuz SOLMAZ Arş. Gör. Serkan ERDEM Arş. Gör. Yunus Onur YILDIZ

1 Laboratuar-I dersinde Mekanik Laboratuarının ilk bölümünü, eğilme ve burulma, ikinci bölümünü ise eğilmeli burulma ve burkulma konuları oluşturmaktadır. 1. BASĐT EĞĐLME VE BURULMA DENEY 1.1 BASĐT EĞĐLME Bir prizmatik çubuğa yalnız eğilme momentinin etki etmesi haline Basit Eğilme denir. Basit eğilme halinde çubuğa etkiyen kuvvetler, çubuk ekseninden geçen bir düzlem içinde bulunurlar. Bu düzleme Kuvvetler Düzlemi denir. Kuvvetler düzlemi ile çubuk kesitinin arakesiti kesitin ağırlık merkezinden geçen bir doğrudur ve Kuvvetler Çizgisi olarak isimlendirilir. Kuvvetler çizgisi her zaman kesite etkiyen eğilme momentine Eğrisel çubuğun eksen eğrisine Elastik Eğri denir. Çubuğun eğilmesi sonucu bazı liflerde kısalma, bazı liflerde ise uzama meydana gelecektir. Bu lifler arasında boy değişimi yapmayan liflere Tarafsız Lif adı verilir. Tarafsız lifler kesit ağırlık merkezinden geçen bir düzlem belirtirler. Bu düzleme Tarafsız Düzlem denir. Tarafsız düzlem ile çubuk kesitinin arakesiti Tarafsız Eksen olarak tanımlanır. Şekil 1. Ortasından tekil yüklü çubuk eleman Şekil. Eğilmeye çalışılan çubuk elemanın kesiti 1

Basit eğilme hali için çubuktaki maksimum gerilme, M σ = e max y I (1) ifadesiyle hesaplanır. Burada, σ = Maksimum normal gerilme (N/mm ) M e = Eğilme Momenti (Nmm) I = Dikdörtgen kesit için atalet momenti (mm 4 ) Y =Tarafsız eksene olan maksimum uzaklık, y=h/ (mm) dır. Bu ifadeden faydalanılarak çubuk malzemesi için, σ max < σ çekme(güv) () σ çekme(güv) =Çubuk malzemesinin çekme güvenlik gerilmesi (N/mm ) kontrol yapılabilir. Bu ifadelerden faydalanılarak, kesit verilmişse moment veya moment verilmişse kesit tayini yapılabilir. Ortasından tekil yüklü bir çubuk eleman için oluşacak sehim miktarı ise, f 3 WL = (3) 48EI formülüyle hesaplanır. Burada, W = Yük (N) L = Çubuk boyu (mm) E= Elastisite modülü (N/mm ) I= Atalet momenti (mm 4 ) tür. Dikdörtgen kesit için atalet momenti, 3 bh I= (4) 1 formülüyle hesaplanır. Eşitlikte b, çubuğun genişliği ve h ise çubuğun yüksekliğidir(şekil,). Ortadan yapılmış tekil bir yükleme durumu için mesnet tepki kuvvetleri, A y =B y =W/ (5) dir.

3 DENEYĐN AMACI Eğilme deneyinde amaç, sehim miktarlarının hesabı, maksimum değerlerinin bulunması, kesit tayinin yapılması, elastisite modülünün tesbitidir. DENEY DÜZENEĞĐ Deney düzeneği, mesnet yüklerini ve sehim miktarlarını ölçen komparatörler, yük ve yük askısı ve cetvelden oluşmaktadır. Şekil 3. Çekme deney düzeneği DENEYĐN YAPILIŞI Đlk deney olarak, ortasından tekil yüklü çubuklar için mesnet tepki kuvvetlerinin herbirinin, yükün yarısına eşit olduğu gösterilir(5). Yük askısına koyulan yüke göre, yük ölçen komparatörlerden bulunan değerler okunur. Đkinci kısımda ise, farklı malzeme ve kesitli çubuklar için, uygulanan yüke göre, sehim ölçen komparatörden, sehim miktarı ölçülür. Herbir yüklemeye karşı bir sehim miktarı elde edilecektir. Deneyde her bir çubuk için Tablo 1. hazırlanır. Tablo1. Eğilme deneyi yapılışı sırasında oluşturulacak tablo Çubuk Boyutları b= mm, h= mm, L=1000 mm W(Yük=N) f(sehim=mm) 1.Deney.Deney 3.Deney 3

4 (3) eşitliğine göre, değişkenlerimiz, sadece yük miktarı ve sehimdir. Dolayısıyla yük ile sehim miktarı arasında, 3 L a= (6) 48EI yazılırsa, f=a.w (7) doğru denklemi elde edilir. (3) ifadesinde mesnet aralığı (L),atalet momenti (I), yük miktarı(w) ve sehim miktarı (f) bilindiğine göre, buradan elastisite modülü hesaplanabilir. Elastisite modülünün hesaplanması, çubuk malzemesinin tanınmasını sağlar. Her bir çubuk için, her yük ve sehim miktarına karşılık, bir elastisite modülü elde edilecektir. Yapılan deney sayısına göre elde edilen bu elastisite modüllerinin ortalaması alınacak olursa, o çubuğa ait ortalama bir elastisite modülü bulunur. E ort E1 + E + E 3 +... + E n = (n=1,,3,...deney sayısı) (8) n EĞĐLME DENEY FÖYÜNÜN HAZIRLANMASI Elde edilecek değerlerden faydalanılarak, iki tip grafik hazırlanacaktır. Bunlardan ilki aynı malzemeden imal edilmiş, farklı kesitli çubuklar arasında çizilecek olan yük-sehim grafiğidir(şekil 4). Şekil 4. Farklı kesitlere sahip(h1,h,h3 yüksekliğinde)aynı malzemeli çubuk için yük-sehim grafiği 4

5 Đkinci olarak ise, aynı kesite sahip, farklı malzemelerden yapılmış çubuklar için çizilecek olan yük sehim miktarı grafiğidir(şekil 5). Şekil 5. Farklı malzemeler için (E1,E,E3 elastisite modülü için)aynı kesite sahip çubuklar için yük-sehim grafiği Çizilen bu grafikler yardımıyla, her grafik ile ilgili yorumlar yazılacaktır. Ayrıca hesaplanan elastisite modülleri ile literatürdeki değerleri karşılaştırılarak, hata miktarı deney föyüne eklenecektir. DENEY 1. BURULMA Daire kesitli millerin burulmasına en basit örnek olarak, yarıçapı R, uzunluğu L olan ve uçlarına etkiyen M b burulma momentleri etkisinde dengede olan bir mil verilebilir. Böyle bir milin her dik kesiti, M b burulma momenti etkisi altındadır. Bu dik kesitlerdeki kayma gerilmeleri dağılışı, lineer elastik malzemeler için, merkezden uzaklıkla orantılı olarak artar. Şekil 6. Daire kesitli millerin burulması 5

6 r merkezden uzaklıkları göstermek üzere, kesitteki kayma gerilmesi, M b = πd.r (R=d/) (9) 3 τ 4 ile hesaplanır. Burada, 4 πd J = 0 3 (10) Kutupsal (veya Polar) eylemsizlik momenti adını alır. Buradan anlaşılacağı üzere kesitte meydana gelebilecek en büyük kayma gerilmesi r= d/ için, 16M b τ max = (11) 3 πd dir. Şekil 6 ya göre, dairesel kesitli mile uygulanan burulma momenti (M b ) sonucu, 1 noktası 1 noktasına yer değiştirir. Kesitte oluşan açı φ açısı ile γ açısı arasında, φ.r=γ.l (R=d/) (1) φ =Birim dönme açısı (rad) L=Mil uzunluğu (mm) γ= Yüzey dönme açısı (rad) d=mil çapı (mm) bağıntısı vardır. Bu mile ait G kayma modülü ise, M J 0 b G = φ = L formülüyle yada, τ d/ (13) τ= Gγ (14) eşitliği ile hesaplanır. Burada, dir. G=Kayma modülü (N/mm ) τ=kayma gerilmesi (N/mm ) M b =Burulma momenti (Nmm) 6

7 DENEYĐN AMACI Dairesel kesitli millerde maksimum kayma gerilmelerinin hesaplanarak, boyutlandırma yapılması ve kayma modüllerinin hesaplanarak malzeme tayininin yapılmasıdır. DENEY DÜZENEĞĐ Burulma deney düzeneği, moment kolu, mil kesitindeki dönmeyi okuyan açı ölçer, momentin okunduğu dijital moment ölçer ve numune bağlantı kısımlarından oluşmaktadır. Şekil 7. Burulma deney düzeneği DENEYĐN YAPILIŞI Çeşitli malzemelerden imal edilmiş olan numuneler, deney düzeneğine yerleştirilir. Dijital moment ölçer ve açı ölçerler sıfırlanır ve Moment kolu çevrilerek, her bir moment değeri için, mil kesitindeki dönme, açı ölçerden derece ( o ) cinsinden ve uygulanan moment ise dijital momentten (Nm) cinsinden okunarak Tablo hazırlanır. Tablo. Burulma deneyi yapılışı sırasında oluşturulacak tablo Numune no: d= L= Deney No Moment (M b ) Nm Dönme açıcı (φ) o 1 Deney sırasında okunan değerlerden faydalanılarak maksimum kayma gerilmeleri (τ max ),yüzey dönme açısı (γ) ve her numuneye ait kayma modülleri (G), (11), (1), (13) veya (14) eşitliklerinden yararlanılarak hesaplanır. 7

8 BURULMA DENEY FÖYÜNÜN HAZIRLANMASI Elde edilecek değerlerden faydalanılarak, iki tip grafik hazırlanacaktır. Bunlardan ilki farklı numuneler arasında burulma momenti-birim dönme açısı (kesitteki açı) grafiğidir. (M b -φ)(şekil 8).. Şekil 8. Aynı kesite sahip(d1,d,d3 çaplarında)farklı malzemeli miller için (M b -φ) grafiği. Đkinci olarak ise, aynı kesite sahip, farklı malzemelerden yapılmış miller için çizilecek olan maksimum kayma gerilmeleri -yüzey dönme açısı (τ max -γ) ve grafiğidir(şekil 9). Şekil 9. Aynı kesite sahip(d1,d,d3 çaplarında)farklı malzemeli miller için (τ max -γ) grafiği. Çizilen bu grafikler yardımıyla, her grafik ile ilgili yorumlar yazılacaktır. Ayrıca hesaplanan kayma modülleri ile literatürdeki değerleri karşılaştırılarak, hata miktarı deney föyüne eklenecektir. Deney föyüne, deneyin yapılışı, amacı, sonuçların değerlendirilmesi ve yorumlar gibi kısımlar da eklenmelidir. 8

9 EĞĐLMELĐ BURULMA VE BURKULMA DENEY.1. EĞĐLMELĐ BURULMA Enerji nakleden millerde meydana gelen burulma momentinin yanında, bazen millerin kendi ağırlığından, çoğu zaman mile burulma momentinin aktarılış biçiminden dolayı, eğilme momenti de meydana gelir. Böylece mil, bileşik mukavemet hali ile yüklenmiş olur. Bu tür zorlanmalarda eğilmeli-burulma halinin göz önüne alınması gerekir. Şekil 10. Eğilmeli burulma hali Basit eğilme halinden, M e σ z = (1) We yazılabilir. Burada, I W = x e R () şeklindedir. 4 πr I = x 4 (3) olduğundan, mukavemet momenti, 3 πr W = e 4 (4) olarak elde edilir. Dolayısıyla z eksenindeki normal gerilme, M e 4Me σ z = = (5) 3 3 πr πr 4 olarak yazılır. Burulmadan dolayı oluşacak kayma gerilmesi ise, M b τ= (6) Wb dır. Burada, 4 3 I0 πr πr Wb = = = (7) R R değerine eşittir. Dolayısıyla, M b τ= (8) 3 πr 9

10 olarak yazılabilir. Burada, M e =Eğilme momenti (Nm) M b =Burulma momenti (Nm) R =Yarıçap (m) dır. Şekil 11. Bir eleman üzerindeki eğilme ve burulma momentinin etkisiyle oluşan eğilme (σ z ) ve burulma (τ) gerilmeleri Bu iki eksenli gerilme haline ait asal gerilmeler için, σ σ σ + z z max, min = m ( ) τ (9) = m σ ( ) + τ z τ max, min (10) ifadeleri verilmektedir. Boyutlandırma kriteri olarak En Büyük Kayma Gerilmesi Teorisi kullanılır. σ güv τ max τ güv = (11) (10) ifadesi (11) denkleminde yerine yazılacak olursa, σ z + 4τ σ güv (1) elde edilir.(5) ve (8) denklemleri (1) denkleminde yerine yazılacak olursa, 4 M 3 e + M b σ güv (13) πr sonucu elde edilir. (13) ifadesinde, M + M = M =Etkili Moment (14) e b et olarak tanımlanır. Etkili moment, aslında kesite etkiyen bileşke momente eşit bir momenttir. Bu halde yukarıdaki sonuç, yani (13) ifadesi, 4M et σ (15) 3 güv πr πr 3 şeklinde yazılabilir. 4 kesit yarıçapı, ifadesi dairesel kesite ait mukavemet momentine eşittir. Buradan 10

11 4M et R 3 (16) πσ güv eşitliğinden hesaplanabilir. DENEYĐN AMACI Bileşik mukavemet hallerinden eğilmeli burulma deneyi yapılarak, belli açı değerlerinde numuneye uygulanan momente göre, numune kesitinde oluşan eğilme ve burulma momentlerinin hesaplanması, malzemenin bu duruma etkisinin ve maksimumminimum moment değerlerinin bulunmasıdır. DENEY DÜZENEĞĐ Deney düzeneği, yük-yük askısı, dengeleyici karşı ağırlık, üzeri 15 o lik açılara bölünmüş dairesel tabla ve dairesel tabladaki sehim miktarını ölçen komparatörden oluşmaktadır. DENEYĐN YAPILIŞI Şekil 1. Eğilmeli burulma deney düzeneği Deney düzeneğine numune yerleştirilir. Yük askısı, dairesel tabla üzerindeki 0 o konumuna getirilir. Bu açı değerinde numune, sadece burulma momenti etkisi altındadır. Bu açı değerinde yükleme yapılır ve her yükleme değeri için elde edilen sehim miktarları Tablo3 e yazılır. Daha sonra yük askısı, dairesel tabla üzerinde diğer açı değerlerindeki konuma yerleştirilerek, her yükleme değeri için elde edilen sehim değerleri Tablo 3 e yazılır. Bu işleme açının 90 o değerine kadar 15 o lik artırımlarla devam edilir. Deney farklı numuneler için tekrarlanır. 11

1 Deney No 1 3 4 Tablo 3. Eğilmeli burulma deneyi sırasında oluşturulacak tablo Yük Malzeme: Sehim Miktarı (f) mm W (N) 0 o 15 o 30 o 45 o 60 o 75 o 90 o Şekil 13. Eğilmeli burulma deney numunesi boyutları Belirli açı değerlerinde uygulanan yük miktarına göre oluşacak momentler, Eğilme momenti M e =d.w.sinθ (Nm) (17) Burulma momenti M b =d.w.cosθ (Nm) (18) Dairesel tablanın yarıçapı: d=10 cm olarak elde edilir. EĞĐLMELĐ BURULMA DENEY FÖYÜNÜN HAZIRLANMASI Elde edilecek yük ve sehim miktarları yardımıyla üç tip grafik çizilecektir. Bunlardan ilki; herhangi bir malzeme için, her yükleme değerinde yedi açı değeri için elde edilecek eğilme ve burulma momentleri yardımıyla çizilecek olan grafiktir(şekil 14). Şekil 14. Her bir yükleme değerinde farklı açı değerleri için çizilecek eğilme-burulma moment grafiği Đkinci çizilecek grafik ise, yük askısının tabla üzerinde bulunduğu her bir açı değerinde, uygulanan farklı yüklemeler için komparatörden okunan sehim miktarları için çizilecek grafiktir(şekil 15). 1

13 Şekil 15. Her bir açı değeri için yük-sehim grafiği Üçüncü çizilecek olan grafik ise, farklı malzemeler için aynı yük değerindeki eğilme ve burulma momentlerinin karşılaştırılması için çizilecek olan grafiktir(şekil 16). Şekil 16. Aynı yükleme değerinde farklı malzemeler için farklı açı değerlerinde eğilme-burulma moment dağılımı Çizilecek olan bu grafikler yardımıyla, her bir grafik ile ilgili yorumlar yazılacaktır. DENEY. BURKULMA Eksenel yüklü prizmatik çubukların eksenlerinin yük altında doğru konumdan eğri konuma geçmesi olayına mühendislikte burkulma adı verilir. Burkulma olayı sonunda çubuk aşırı şekil değiştirme veya kırılma değerini aşan yüksek gerilme nedeniyle artık görev yapamaz hale gelecek ve bu arada kırılabilecektir. Eğer malzeme lineer elastik sınırlar içerisinde burkulmaya çalışıyor ise burkulan çubuk kırılmayacak fakat şekil değiştirmesi sınırsız olarak artabilecektir. Böylece kırılma olmasa dahi burkulan çubuk şekil değişikliğinin fazla olması nedeniyle görev yapamaz hale gelecektir. Bu nedenle mühendislikte basınçla yüklü çubukların burkulmadan görevlerini yapabilecek şekilde dizayn edilmeleri gerekir...1. Đki Ucundan Mafsallı Prizmatik Çubuk Đki ucundan mafsallı ve P eksenel yükü ile yüklü bir prizmatik çubukta istenilen, I denge konumuna çok yakın II konumu gibi bir eğrisel denge konumunun hangi şartlarda mümkün olacağının tespitidir. II konumu mevcut olduğu varsayılırsa bu konuma ait elastik eğri denklemi, 13

14 d V M = (19) dz EI I: Ağırlık merkezinden geçen eksene göre atalet momenti Şekil 17. Đki ucundan mafsallı prizmatik çubuk için yükleme durumu genel denklemin elde edilebilir. Şekil 17.b den, M=P.V yazılabilir. Böylece elastik eğri denklemi, d V dz PV = (0) EI veya, PV = k (1) EI yazılırsa, d V + k V= 0 () dz şeklinde ikinci dereceden lineer olmayan bir diferansiyel denklem elde edilir. Genel çözümü, V=c 1 sin(kz)+c cos(kz) (3) şeklindedir. z=0 için V=0 olması şartı ile c =0 (4) 14

15 z=l için V=0 olması şartı ile c 1 0 ve c 1 sin(kl)=0 (5) elde edilir. Đkinci şartın sağlanması için c 1 veya sin(kl) den birisinin sıfır olması gerekir. c =0 olduğuna göre c 1 de sıfır olursa V=0 olur. Dolayısıyla denge konumu olarak I doğrusal konumu elde edilir. II denge konumunun mevcut olabilmesi için, sin(kl)=0 olması gerekir. Bu şartın sağlanması için, k L=n π k L =n π (6) yazılabilir. Bu durumda (1) eşitliğindeki k değeri (6) eşitliğinde yerine yazılacak olursa, P n π = (7) EI dolayısıyla, L π EI L P= n (8) elde edilir. Burada, n=1,,3,... olan tamsayıdır. Böylece (8) denklemi ile bulunacak değerlerin her biri için I denge durumuna yakın II gibi denge durumları olacağı anlaşılır. (8) eşitliğinden bulunan yüklerden pratik için en önemlisi n=1 için elde edilen, π EI P kr = (9) L en küçük P kr değeridir. Çünkü P dış yükü sıfırdan itibaren artarken bu değeri aştığı zaman çubuk burkulabileceği için dış yük bakımından aşılmaması gereken değer bu değerdir. Şekil 18 de n=1,, 3 değerlerine karşılık gelen II denge konumları gösterilmiştir. Şekil 18. n=1,, 3 değerlerine karşılık gelen II denge durumları 15

16... Bir Ucundan Ankastre Diğer Ucundan Serbest Çubuk Şekil 19 a göre eğilme momenti M A =-P(f-V) (30) şeklinde yazılabilir. Elastik eğri diferansiyel denklemi, d V dz M P(f V) = = (31) EI EI veya (1) eşitliği kullanılarak, d V + k V= k f (3) dz elde edilir. Genel çözümü, V=c 1 sin(kz)+c cos(kz)+f (33) dır. Sınır şartları uygulanırsa, π EI P = (n+ 1) (34) 4L elde edilir. P nin II elastik konumuna imkan tanıyan en küçük değeri n=0 için, π EI P kr = (35) 4L yazılabilir. (9) denklemiyle karşılaştırılırsa bu çubuğun dört kat daha küçük bir yükleme değerinde burkulabileceği görülür. Şekil 19. Burkulmaya çalışılan bir ucundan ankastre diğer ucundan serbest çubuk 16

17..3. Bir Ucu Ankastre Diğer Ucu Mafsallı Çubuk Şekil 0. Burkulmaya çalışılan bir ucu ankastre diğer ucu mafsallı çubuk Bu çubukta eğilme momenti, M A =PV-QZ (36) dır. Elastik eğri diferansiyel denklemi, d V PV QZ + = (37) dz EI EI şeklinde yazılabilir. (1) eşitliği kullanılacak olursa, d V QZ + k V= k (38) dz P diferansiyel denklemi elde edilir. Çözüm yapılırsa, 0.19EI P kr = (39) L olarak bulunur. Bu kritik yük, iki ucu mafsallı çubuğa ait (9) denklemindeki yükün iki katından biraz fazladır...4. Đki Ucu Ankastre Çubuk Eğilme momenti, M A =PV-M o (40) dir. Elastik eğri diferansiyel denklemi, d V dz PV M o = + (41) EI EI veya (1) eşitliği kullanılacak olursa, d V M o + k V= (4) dz EI 17

18 elde edilir. Bu denklemin genel çözümü, V=M o /P nin özel çözümü olduğuna dikkat edilerek, V=c 1 sin(kz)+c cos(kz)+ M o /P (43) şeklinde yazılırsa ve sınır şartları uygulanırsa, n π EI P= 4 (44) L elde edilir. Burada n, 1 ile arasında bir tamsayıdır. Burkulmanın meydana geldiği en küçük yük, yani kritik yük n=1 alınarak, π EI P kr = 4 (45) L elde edilir. Şekil 1. Burkulmaya çalışılan iki ucu ankastre çubuk DENEYĐN AMACI Đki ucundan farklı mesnet tipleri ile bağlı ve P eksenel yükü ile yüklü farklı kesitli çubuklarda burkulma deneyleri yapılarak, kritik yük değerlerinin tespitidir. Ayrıca çubuk kesiti ve malzemesi ile bağlantı şekillerinin burkulmaya etkisinin incelenerek sehim miktarları ile karşılaştırılmasıdır. DENEY DÜZENEĞĐ Deney düzeneği; numunelerin bağlandığı mesnet, yük kolu, yük ölçer, sehim ölçer komparatör, yağ kutusu ve destek kısımlarından oluşmaktadır(şekil ). 18

19 Şekil. Burkulma deney düzeneği DENEYĐN YAPILIŞI Farklı kesit ve malzemeden yapılmış deney numuneleri, deney düzeneğine farklı mesnet tiplerine göre bağlanır. Yük kolu yardımıyla numuneye eksenel basınç kuvveti uygulanır. Her bir yükleme değeri için elde edilen sehim miktarı Tablo 4 e yazılır. Tablo 4. Burkulma deneyi sırasında oluşturulacak yük-sehim miktarı tablosu Çubuk Malzemesi: Kesit boyutları: Bağlantı Şekli : Çubuk Boyu : Deney No: Yük-W(N) Sehim Miktarı-f(mm) 1 3 4 BURKULMA DENEY FÖYÜNÜN HAZIRLANMASI Burkulma deney sonuçlarına göre aşağıdaki grafikler çizilecektir. Bu grafiklerden ilki, aynı deney numunesi için( çubuk kesiti, malzemesi ve boyu aynı) farklı bağlantı tiplerinde çizilecek olan grafiktir(şekil 3). Şekil 3. Aynı deney numunesinin faklı bağlantı tiplerinde elde edilecek sehim miktarlarına göre çizilecek olan yük-sehim miktarı grafiği Đkinci çizilecek olan grafik ise, aynı kesit ve boya, aynı bağlantı tipine sahip farklı malzemeden yapılmış deney çubuklarının sehim miktarlarının karşılaştırılmasıdır(şekil 4). 19

0 Şekil 4. Farklı deney numunelerinin (kesit ve boyları aynı) aynı bağlantı tipinde elde edilecek sehim miktarlarına göre çizilecek olan yük-sehim miktarı grafiği Çizilecek diğer bir grafik ise aynı malzemeli ve kesitli deney çubuğunun farklı boyları için aynı bağlantı durumunda elde edilecek sehim miktarlarının karşılaştırılmasıdır(şekil 5). Şekil 5. Aynı malzemeli ve kesitli deney numunesinin farklı boyları için aynı bağlantı tipinde elde edilecek sehim miktarlarına göre çizilecek olan yük-sehim miktarı grafiği Elde edilen değerlerden her deney numunesinin, bağlantı şekline göre kritik yük değerleri hesaplanacaktır. 0