YORULMA BAŞLANGIÇ EĞİTİMİ TEORİ VE EL HESABI. Aydın Kuntay EKSEN MÜHENDİSLİK 2013



Benzer belgeler
YORULMA TEORİSİ BAŞLANGIÇ EĞİTİMİ. Aydın Kuntay BİAS MÜHENDİSLİK 2015

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

Makine Elemanları I. Yorulma Analizi. Prof. Dr. İrfan KAYMAZ. Erzurum Teknik Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

Shigley s Mechanical Engineering Design Richard G. Budynas and J. Keith Nisbett

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü


FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

Ara Sınav. Verilen Zaman: 2 saat (15:00-17:00) Kitap ve Notlar Kapalı. Maksimum Puan

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

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

MECHANICS OF MATERIALS

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

STATİK GERİLMELER a) Eksenel yükleme Şekil 4.1 Eksenel Yükleme b) Kesme Yüklemesi Şekil 4.2 Kesme Yüklemesi

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 3 Tokluk özelliklerinin belirlenmesi Kırılma Mekaniği

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

MMU 420 FINAL PROJESİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

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

MMU 420 FINAL PROJESİ. 2015/2016 Bahar Dönemi. Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

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

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

MAK4061 BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

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

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

MUKAVEMET(8. Hafta) MALZEMENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÇEKME DENEYİ

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

Makina Elemanlarının Mukavemet Hesabı

MAKİNE ELEMANLARI LABORATUARI

Malzemenin Mekanik Özellikleri

AKMA VE KIRILMA KRİTERLERİ

METALİK MALZEMELERİN ÇEKME DENEYİ

Prof.Dr.İrfan AY. Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU. Öğr. Murat BOZKURT. Balıkesir

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Çekme Testi

Saf Eğilme(Pure Bending)

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

DAYANIM İLE İLİŞKİLİ MALZEME ÖZELİKLERİ

DENEYİN ADI: Yorulma Deneyi. DENEYİN AMACI: Makina Parçalarının Yorulma Dayanımlarının Saptanması

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 10 YORULMA TESTİ

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ M-220 ÇEKME DENEYİ

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

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

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

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

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

Şekil Çekmeye veya basmaya çalışan kademeli milin teorik çentik faktörü kt

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Konstrüksiyon Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Makine Elemanlarında Yorulma Dayanımının ve Çentik Faktörünün

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Konstrüksiyon Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Yay Katsayısı Deneyi Çalışma Notu

Doç.Dr.Salim ŞAHİN YORULMA VE AŞINMA

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Bir cismin içinde mevcut olan veya sonradan oluşan bir çatlağın, cisme uygulanan gerilmelerin etkisi altında, ilerleyerek cismi iki veya daha çok

TRAKTÖR ÖMÜR ANALİZİNDE ESNEK CİSİM DİNAMİK MODELİ KULLANILMASI

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

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

MUKAVEMET FATİH ALİBEYOĞLU

2009 Kasım. MUKAVEMET DEĞERLERİ KONU İNDEKSİ M. Güven KUTAY

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

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

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

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS) (4.Hafta)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

Kırılma nedir? Bir malzemenin yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması demektir. Her malzemede kırılma karakteri aynı mıdır? Hayır.

Başlıca ANALİZ TİPLERİ. ve Özellikleri

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

Eksen Mühendislik, 2010 SONLU ELEMANLAR İLE SHOCK RESPONSE SPECTRUM ANALİZİ YAPILMASI

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

MAKİNE ELEMANLARI-I (İ.Ö)

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

KAMYON ARKA AKS GÖVDESİNDEKİ KIRILMALAR

MAKİNE ELEMANLARI - (1.Hafta)

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

KİRİŞLERDE PLASTİK MAFSALIN PLASTİKLEŞME BÖLGESİNİ VEREN BİLGİSAYAR YAZILIMI

Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

FRACTURE ÜZERİNE. 1. Giriş

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

Standart Çekme Testi

BETONARME-I 3. Hafta. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Sürünme, eğme ve burma deneyleri

Malzeme Bilgisi ve Gemi Yapı Malzemeleri

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

Transkript:

YORULMA BAŞLANGIÇ EĞİTİMİ TEORİ VE EL HESABI Aydın Kuntay EKSEN MÜHENDİSLİK 2013 1

Uyarı! Bu dokümanda yer alan bilgiler Eksen Mühendislik in eğitim amaçlı derlediği/yazdığı bilgilerdir. Bu dokümandaki bilgilerin kullanımından, sonuçlarından Eksen Mühendislik sorumlu tutulamaz. 2

İçerik Yorulma teorisi Yorulma ömrü hesaplama yöntemleri Stress-Life (S-N) Yorulma ömrünü etkileyen parametreler Strain-Life (e-n) 3

Amaç ve Kaynakça Yorulma konusuna girmek isteyenler için temel seviyede, basit, anlaşılır bir kaynak oluşturmak. Kaynakça ncode fatigue sunumları ve eğitimleri MSC.Fatigue notları ve örnekleri Fatiguecalculator.com sitesi FatigueMadeEasy makalesi (Darrel Socie) SAE makaleleri SAE Fatigue Design Handbook 4

Yorulma Nedir? Yorulma Nedir: Nasıl Oluşur: Normalde tek sefer uygulandığında herhangi bir hasar meydana getirmeyecek seviyede olan ancak tekrarlı şekilde uygulandığında çatlak veya kırılma şeklinde hasar meydana gelme durumudur. 1. Yapıda küçük çatlağın oluşumu 2. Çatlağın ucu elastik-plastik gerilme ortamında gelişir 3. Çatlak makro ölçekte yapıdaki elastik gerilmeler altında büyür 4.Kırılma meydana gelir 5

Tarihteki Önemli İsimler ve Bulguları Wohler (1850) Tren aksı incelemesi Maksimum gerilme Malzeme tekrarlı yükler altında akma gerilmesinin altında olduğu halde kırıldı. Ömrü belirleyen maksimum gerilmeden ziyade uygulanan gerilme aralığı. Belirli bir gerilme aralığı limiti var ki sonsuz ömre sahip görünüyor. Gerilme aralığı 6

Tarihteki Önemli İsimler ve Bulguları GOODMAN (1890): Wohler ün bulgularını inceliyor. Ortalama gerilmenin (mean stress) yorulma ömrüne olan etkisine dair ampirik bir formül geliştiriyor MINER (1945): Hasarın birikimli toplanmasına dair çalışmalar yapıyor. Doğrusal toplamın doğruluğunu ispat eden deneyler yapıyor. BAUSCHINGER(1870): Malzemelerin çevrimsel (cyclic) çekme deneylerini yapıyor. Kendi adıyla anılan etkiyi belirliyor. 7

Çatlak Oluşum Tipleri Kristal ölçeğinde mikroskopik çatlak oluşumu Slip band oluşumu 4340 çelikte çatlak oluşumu. Malzeme içindeki kusurun kenarında başlamış 8

Çatlağın Başlaması ve Büyümesi Çatlağın ucundaki çentik lokal gerilme yığılmasına neden olur. Böylece çatlağın ucu tekrarlı plastik deformasyona uğrar. Ömrün büyük kısmı ilk çatlağın oluşmasına kadar geçen sürede harcanır. Gerilme yığılması Çatlak 9

Yorulma Ömrü Hesaplama Yöntemleri En çok kullanılan 3 yöntem aşağıdakilerdir: S-N (Stress-Life) Genel kesit veya lokal elastik gerilmeyi toplam ömürle ilişkilendirir e-n (Strain-Life) Lokal strain değerini çatlak başlangıcı ile ilişkilendirir LEFM (Crack Propagation) Çatlağın ilerlemesini gerilme yoğunluğu ile değerlendirir 10

S-N (Gerilme-Ömür) Yöntemi En çok kullanılan ve en basit yöntem Gerçek yapıdaki gerilme değişiminin aynısını, malzeme numunesinde yaparsak; numune ömrü ile gerçek yapının ömrü aynı olur. S-N eğrisi lineer ve log skalada aşağıdaki gibi görünür S-N eğrisi (lineer skala) S-N eğrisi (log skala) 11

S-N Yöntemi Varsayımlar Deformasyon elastiktir. Malzeme mukavemeti ön plandadır. Geometrinin çentik etkilerinin bilinmesi gerekir. Avantajları Kullanımı kolaydır. Literatürde malzeme veri tabanı bulunabilir. Malzeme ve geometrideki değişiklikler kolayca hesaplanabilir. Kısıtlamalar Çentiklerde bile plastik bölgeye geçmediği varsayılır. Genelde ortalama gerilme hesabı yanlışlık içerir. Çentik etkisinin iyi bilinmesi gerekir. 12

S-N Yöntemi S-N yöntemini anlamak için S-N eğrisinin nasıl çıkarıldığını ve ne anlama geldiğini iyi öğrenmemiz gerekiyor. S-N eğrisi bazen farklı şekillerlde de ifade ediliyor. Hesaplarda en çok hata da bu yüzden yapılıyor. S-N eğrisi genelde en az 10-15 numune ile tek eksenli gerilme hali altında test edilerek çıkarılıyor. Gerilme hali çekme-basma, burulma veya eğilme olabiliyor. Bu yükleme modu S-N eğrisinde belirtiliyor. Her gerilme seviyesinde 3-5 numune testi tekrar ediliyor. Genelde en az 5 gerilme seviyesi test edliyor. Yükleme genliği basmada ve çekmede farklı olabilir. S-N eğrisinde belirtilir (R-Ratio). Parçalar kırılıncaya kadar yükleme devam ediyor. Bu yüzden S-N e toplam ömür veriyor deniyor. S-N eğrisi genelde 1000 çevrimden daha kısa ömürler için doğru sonuç vermez. Sadece karşılaştırma amaçlı kullanılabilir. 13

S-N Örneği b1 Numunelerin S.D. Max Gerilme=Min Gerilme b2 Ref: ncode 14

S-N Eğrisi Örneği 15

S-N Eğrisi :Haigh Curves Şeklinde 16

Standard Error Standard Error b Malzeme S-N testinde aynı seviyede birden fazla numune test ediliyor. Bu noktalardan tek bir eğri geçiriyoruz. Bu noktaların eğriden ne kadar saptığı Standard Error ile ifade ediliyor.

S-N Formulü Gerilme genliği-ömür Gerilme aralığı-ömür Sf : b eğiminin y-eksenini kestiği nokta. S FL : Sonsuz ömür çizgisi ΔS/2: Gerilme genliği (amplitude) Nf: çevrim (cycle) NC1: b1-b2 eğimleri arasındaki nokta. Eğer b2 sıfırsa, NC1 sonsuz ömür çizgisi oluyor. SRI1: b1 eğiminin y-eksenini kestiği nokta. Bu UTS den büyük olduğu için gerçekçi değil. Bu yüzden 1000çevrimden y-ekseninde UTS ye çizgi çekilir. RR= R-Ratio. σmin/σmax. İki ifade de aynı. Birisi gerilmenin genliği, diğeri gerilmenin aralığı (max-min) ile ömrü ilişkilendiriyor. Bu eğriler birbirine dönüştürülebilir. Değişik kitaplarda notasyonlar farklı olabilir.

Alıştırma: S-N Eğrisini Çizmek S-N Malzeme Testi Yapmış Olalım Gerilme Aralığı MPa Ömür Çevrim 50 1E30 70 2E08 200 1,000,000 300 100,000 500 10,000 1. Sonsuz ömür limitini 2E8 al. 2. log-log skalada grafiği çizdir 3. S-N parametrelerini bul: Sf (gerilme genlik) - b SRI (gerilme aralığı) - b Fatigue limitteki gerilme değeri S FL Eksen Mühendislik 2013 19

Alıştırma (devam) S-N değerlerini Excel de girersek log skalada aşağıdaki grafik çıkar Eğimi hesaplamak için yandaki formülden yararlanabilirsiniz. Eksen Mühendislik 2013 20

Sonsuz Ömür UTS İlişkisi Bir çok farklı çelikte yapılan testlerde bulunan sonsuz ömür (yorulma limiti) ile kopma mukavemeti ilişkisi yanda verilmiştir. Sonsuz ömür limiti, UTS ile doğru orantılıdır. Kabaca S FL = 0.5 UTS Malzemenin sertliği ile sonsuz ömür ilişkisi sağ altta verilmiştir. Kabaca S FL = 0.25 (BHN) (ksi) Bir diğer kaba tarif de 1000 çevrim ömrün, 0.9 UTS ye eşit olduğudur. Haliyle elde malzeme S-N eğrisi olmadığı zaman yukardaki ilişkilerle S- N eğrisi oluşturulabilir. Forrest, Fatigue of Metals, Pergamon Press, London, 1962 Eksen Mühendislik 2013 21

Alıştırma: S-N Eğri Türetme Eğer malzemenin S-N eğrisi yoksa, daha önce bahsedilen yaklaşımlar kullanılarak S-N eğrisi türetilebilir. Çelik UTS=800MPa SFL=0.5xUTS = 400MPa S3=0.9xUTS = 720MPa NFL=1E6 b=-0.085 Sf =1295MPa 22

Bazı Tanımlar Gerilme Aralığı, S = Smax-Smin Gerilme Genliği (Sa, Samp) = (Smax-Smin)/2 Yükleme Oranı (R-Ratio) = Smin/Smax Ortalama Gerilme (Sm) = (Smax+Smin)/2 1 Tekrar (cycle) = 2 x Çevrim (Reversals) Ömür (Life) = 1/ Hasar (Damage) Teoride yüklemenin frekansı önemli değildir (çevresel etkiler ve doğal frekans haricinde) Yükleme formu (kare dalga, sinüs, üçgen v.b.) önemli değildir (çevresel etkiler haricinde) Eksen Mühendislik 2013 23

Düşük ve Yüksek Çevrim Bölgeleri Yorulma konusundaki çalışmalar ve bazen kullanılacak yöntem (S-N veya e-n) çevrim sayısı ile değerlendirilir. Düşük tekrar bölgesi (Low Cycle Fatigue, LCF): göreceli büyük genlikli tekrarlar, düşük tekrar sayısı (<10E5) ve yüksek lokal plastik gerinme. Genelde e-n yöntemi uygundur. Yüksek tekrar bölgesi (High Cycle Fatigue, HCF): düşük genlik, yüksek tekrar sayısı (>10E5), elastik gerinme. Eksen Mühendislik 2013 24

Emniyet Katsayısı Sonsuz ömürlü bir tasarım için gereken katsayıdır, n Hesaplamalarda ömür değeri, yorulma limitini (S FL ) geçtiği zaman, ömür yerine Emniyet Katsayısı verilebilir. Eksen Mühendislik 2013 25

Alıştırma: S-N Eğrisi ile Ömür Hesabı Samp=50Mpa, Smean=0Mpa Malzeme 1020 soğuk hadde UTS=455MPa; Sf =813MPa, b=-0.118 Sonsuz ömrü 1E6 al. Sonuç: NFL = 1E6 S FL (fatigue limit) =160MPa Nf=1.8E10 n=3.2 26

Alıştırma: S-N Eğrisi ile Ömür Hesabı Sa=150Mpa, Sm=0Mpa Malzeme 1020 soğuk hadde Su=455MPa; Sf =813MPa, b=-0.118 Sa=200Mpa, Sm=0Mpa Malzeme 1020 soğuk hadde Su=455MPa; Sf =813MPa, b=-0.118 Sonuç: NFL = 1x10E6 (default) SFL (fatigue limit) =160MPa Nf=1.67E6 n=1.1 Sonuç: NFL = 1x10E6 (default) SFL (fatigue limit) =160MPa Nf=1.45E5 n=0.8 27

Ortalama Gerilme Etkisi Çekme gerilmelerinin ömrü kısalttığı, basma gerilmelerinin ise ömrü uzattığı bilinmektedir. Ortalama gerilme değeri Goodman diyagramı kullanılarak etkisi 0 ortalama gerilmeye eşdeğer yeni gerilme seviyesi Seq bulunur. Bu değer Sa yerine kullanılır Seq=Sa/(1-Sm/Su) 28

Alıştırma Goodman kullanarak eşdeğer gerilme hesapla Smax=700Mpa Smin=70MPa UTS=1050MPa Sa=(Smax-Smin)/2= (700-70)/2=315MPa Sm=(Smax+Smin)/2=(700+70)/2=385MPa Sa/Se+Sm/Su=1 Seq=497MPa 29

Alıştırma Goodman kullanarak ömür hesapla Sa=200Mpa, Sm=50Mpa Malzeme 1020 soğuk hadde Su=455MPa; Sf =813MPa, b=-0.118 Sonuç: NFL = 1x10E6 SFL = 160MPa Seq= 220MPa b= -0.118 Nf=5.4E4 Goodman kullanarak ömür hesapla Sa=150Mpa, Sm=30Mpa Malzeme 1020 soğuk hadde Su=455MPa; Sf =813MPa, b=-0.118 Sonuç: NFL = 1x10E6 SFL = 160MPa Seq= 160MPa b= -0.118 Nf=9.3E5 Eksen Mühendislik 2013 30

Ömrü Etkileyen Diğer Faktörler Gerilme yığılması, çentik (stress concentration) Yükleme tipi: çekme-basma, burulma, eğilme Yüzey bitirme işlemi (surface finish) Malzeme kalınlığı 31

Gerilme Yığılması Sonlu elemanlar analizinde (SEA) modelde çentik detayı varsa çentikte oluşan gerilme hesap ediliyor. SEA da tekil nokta oluşmasına dikkat edilmeli. Eğer SEA da detay yoksa veya genel kesitte el hesabı yapılıyorsa, çentik faktörü çeşitli kaynaklardan bulunabilir. Referans alınan gerilme seviyesini bu faktörle çarparak çentikteki gerilme seviyesi elde edilir 32

Gerilme Yığılması İlk bakışta çentikteki gerilmeyi S-N eğrisinde yerine koymak mantıklı gözükmektedir Ancak her malzemede çentik etkisinin yorulma ömrüne etkisinin aynı olmadığı görülmüştür Bu nedenle çentik etkisi Kt den, fatigue notch factor, Kf hesaplanır. Kf, Kt yerine kullanılır Kf=1+(Kt-1)q Bu olayın nedeni çatlak ucundaki plastik deformasyonun gerilme yığılmasının etkisini azaltmasıdır. Ömür kısaldıkça Kf nin etkisi de azalmaktadır. Bu nedenle sünek malzemelerde Kf etkisi azdır. 33

Gerilme Yığılması S-N eğrisinde 10E6 tekrardaki fatigue limiti Kf (veya Kt) faktörüne bölünür. Böylece Stress Intercept (Sf ) değişmezken, eğim değişir. Yeni eğim: Ömür hesabında artık bu yeni eğim kullanılır. Formülden görüleceği gibi diğer faktörlerde eğimi etkilemektedir. Bu faktörleri ileride göreceğiz. 34

Yükleme Tipi (Load Factor) Geleneksel olarak S-N eğrileri bending testleri ile çıkarılmıştır Oysa çekme ve basma tipi testlerde farklı ömürler elde edilmektedir Bu etkiyi telafi etmek için kl (load factor) kullanılır 35

Yüzey Pürüzlülüğü S-N eğrisinin elde edildiği testte kullanılan malzeme pürüzsüz numunedir Oysa gerçekte yüzey bitirme işlemine bağlı olarak farklı pürüzlülükler vardır Fatigue çatlaktan bağladığı ve pürüzler de çatlağın başlamsını sağladığı için önemlidir Bu etki yüzey faktörü (k SF ) ile telafi edilir 36

Kalınlık Etkisi (Size Factor) Küçük çaplar, büyük çaplara göre daha uzun fatigue limit vardır Bu etki ksize ile telafi edilir 37

Faktörlerin S-N eğrisine uygulanması Yüzey, yükleme tipi ve kalınlık etkisi faktörleri S-N eğrisinde fatigue limiti, yani eğimi değiştirmekte kullanılır SFL (component)= SFL(malzeme). ksf. kl. ksize Böylece daha önce verilen yeni eğim hesaplanır 38

Değişken Genlikli Gerilme Yükleme tek bir genlikte olmayabilir. Değişken genliklerde, farklı tekrar sayılarında olabilir. Her genlik seviyesi ve ilgili tekrar sayısı, önce Goodman ile eşdeğer genlik ve tekrar sayısına çevrilmelidir. Sa1 S a 2 S a3 time Palmgren Miner yöntemi hasarları toplar. Toplam hasar 1 olduğunda parça kırılmış demektir n 1. 0 N n1 n2 n3... 1.0 N N N 1 2 3 n n2 1 n 3 cycles Eksen Mühendislik 2013 39

Rastsal Yükleme Gerçek hayattaki gerilmeler bazen çok daha karmaşık olabilir Karmaşık bir yüklemeyi sabit genlikli basit yüklemelere dönüştürmek için Rainflow Cycle Counting kullanılır Rainflow karmaşık bir yüklemeyi, her biri sinüs yükleme olarak düşünebileceğimiz, genlik-ortalama-tekrar matrisine dönüştürür. DISPLAY OF SIGNAL: B_VERT.DAC 600 751 points. 750 pts/secon CYCLE HISTOGRAM DISTRIBUTION FOR : B_VERT.CYH Maximum height : 7 Z Units : Displayed: 751 points. from pt 1 Force (N) Full file data: Max = 472 at 0.896 Min = -449.1 7 Cycles at 0.8893 Z-Axis 0 471.99 0-600 0 Time (Seconds) 1 Mean = -1.331 S.D. = 169.6 RMS = 169.5 Range N X-Axis 930.32-449.13 Mean N Y-Axis 40

Ömür Hesabı İşlem Şeması 41

Sonlu Elemanlar ile Ömür Hesabı Sonlu elemanlar analizi doğrusal statik analizlerde elastik gerilme ve gerinmeler elde edilir Yapılacak analiz statik lineer, dinamik, modal superpozisyon veya frekans alanında olabilir Her düğüm noktasındaki gerilme değeri süperpozisyon ile hesaplanır Eğer analiz birim yüklerle yapıldıysa, gerçek yükleme ile analiz sonucu çarpılır (fatigue progamında) 42

Sonlu Elemanlar ile Ömür Hesabı Sonlu eleman analizi, yorulma hesabı için bir girdidir Lokal gerilmelerin doğru hesaplanması için sonlu eleman ağı düzgün yapılmalıdır Yorulma yüzeyde olacağı için özellikle yüzeydeki eleman ağına dikkat edilmelidir 43

Strain-Life Yöntemi Düzgün bir numunenin malzemesinin strain kontrollü testteki davranışı ile çentikli bir yapının malzemesi arasında benzerlik varsayar Herhangi bir yükleme altında numunede ve çentikte meydana gelen hasar aynı kabul edilir. Lokal gerilme-gerinme datası elde edilmelidir 44

Strain Life (e-n) Eğrisi 45

Strain-Life Data Strain-Life da tekrar (cycle) yerine çevrim (reversal) kullanılır (1 tekrar = 2 çevrim) 46

e-n Malzeme Testi Gerinme kontrollü testler hep eksenel yüklemede yapılır Deformasyon kontrol edilir ve gerinme hesaplanır. Gerilme kuvvetten genel kesit için hesaplanır Metaller genelde belirli bir süre sonra kararlı gerilme-genleme değerine gelirler. Hysteresis loop görülür Strain-Life verisi kararlı gerilme-genleme değerlerinden çizilir 47

STRAIN STRESS STRAIN STRESS Eksen Mühendislik 2013 Cyclic hardening and softening Cyclic Hardening TIME TIME - - CONTROL CONDITION RESPONSE VARIABLE HYSTERESIS LOOPS Cyclic Softening TIME TIME - - CONTROL CONDITION RESPONSE VARIABLE HYSTERESIS LOOPS 48

Stress (MPa) Eksen Mühendislik 2013 Stress-Strain Relationships Cyclic Stress-Strain Plot Monotonic e e e p Cyclic a a e = E K' 1 n' ncode nsoft Strain (M/M) Ramberg-Osgood Relationships 49

e-n Eğrisi Testten elde edilen veri basit power fonksiyona fit edilir Malzeme Sabitleri: fatigue ductility coefficient, e f, fatigue ductility exponent, c, fatigue strength coefficient, s f, and fatigue strength exponent, b. Toplam gerinme, elastik ve plastik kısımlarının toplamıdır 50

e-n de Gerilme Yığılması Kt veya Kf çentik kenarındaki elastik deformasyonu tanımlar. Ancak strain-life için plastik gerinimi tespit etmek gerekmektedir Elastik olarak hesap edilen gerilme, akma gerilmesini geçtği zaman Neuber kuralı ile elastik-plastik gerilme-gerinme değerine çevrilir. KtS Kte = σ.ε 51

e-n Yönteminde Ortalama Gerilme En çok kullanılan yöntemlerden birisi Smith-Watson-Topper ( SWT) dır. 52

Linear Static, Strain-Life Example Results from Linear FE give Load-Stress relationship Geometry Materials Loading Elastic strain time histories calculated for each node by linear superposition Use equivalent strain or critical plane approach Rainflow cycle count & elasticplastic correction Damage Analysis Strain-Life relationship used to calculate damage per cycle and summed to give Life Postprocessing Simultaneous load (Force, disp etc.) time histories Re-Analysis Critical nodes can be identified and re-analyzed as required 53