Makina Elemanlarının Mukavemet Hesabı



Benzer belgeler
MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

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

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

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

GİRİŞ. Elektrik Hidrolik Isı Kimyasal Enj. Nükleer Enj. Rüzgar K.M. Mekanik Enj. İş Yapabilecek başka bir Enerji

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

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

Şekil Çekmeye veya basmaya çalışan kademeli milin teorik çentik faktörü kt

Doç.Dr.Salim ŞAHİN YORULMA VE AŞINMA

BURSA TECHNICAL UNIVERSITY (BTU) Department of Mechanical Engineering

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

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

2009 Kasım. MUKAVEMET DEĞERLERİ KONU İNDEKSİ M. Güven KUTAY

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

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

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

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

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

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

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

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

BÖLÜM 2 MUKAVEMET HESABININ ESASLARI

Çözüm: Borunun et kalınlığı (s) çubuğun eksenel kuvvetle çekmeye zorlanması şartından;

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

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

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

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

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

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


1 MAKİNE ELEMANLARINDA TEMEL KAVRAMLAR VE BİRİM SİSTEMLERİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Prof. Dr. İrfan KAYMAZ

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

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

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

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

ÖZHENDEKCİ BASINÇ ÇUBUKLARI

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

Malzeme Bilimi Ve Labaratuvarı MEKANİK ÖZELLİKLER

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

DİŞLİ ÇARKLAR II: HESAPLAMA

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

MAKİNE ELEMANLARI LABORATUARI

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

STATIK MUKAVEMET. Doç. Dr. NURHAYAT DEĞİRMENCİ

MAKİNE ELEMANLARI I Mukavemet Esasları (Flipped Classroom)

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

AKSLAR ve MİLLER. DEÜ Makina Elemanlarına Giriş Ç. Özes, M. Belevi, M. Demirsoy

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

MUKAVEMET Öğr. Gör. Fatih KURTULUŞ

MUKAVEMET FATİH ALİBEYOĞLU

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

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

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

Makine Elemanlarına Giriş

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

INSA 473 Çelik Tasarım Esasları Basınç Çubukları

TAK TA I K M VE V İŞ BAĞ BA LAMA

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Cetvel-13 Güvenirlik Faktörü k g. Güvenirlik (%) ,9 99,99 99,999

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

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

Bu deneyler, makine elemanlarının kalite kontrolü için çok önemlidir

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ ve MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ METALİK MALZEMELERİN ÇEKME VE BASMA DENEY FÖYÜ

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

METALİK MALZEMELERİN ÇEKME DENEYİ

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

MAKİNA ELEMANLARI DERS NOTLARI

MUKAVEMET(8. Hafta) MALZEMENİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÇEKME DENEYİ

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

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

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

MAKĠNE ELEMANLARI II REDÜKTÖR PROJESĠ

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

MAKİNE ELEMANLARI - (1.Hafta)

Malzemenin Mekanik Özellikleri

AKSLAR ve MİLLER. DEÜ Mühendislik Fakültesi Makina Müh.Böl.Çiçek Özes. Bu sunudaki bilgiler değişik kaynaklardan derlemedir.

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

ÇEKME DENEYİ (1) MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 1. DENEYİN AMACI:

DİŞLİ ÇARKLAR I: GİRİŞ

Mukavemet-I. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

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

MAKINA TASARIMI I Örnek Metin Soruları TOLERANSLAR

MAKİNE ELEMANLARI 1 GENEL ÇALIŞMA SORULARI 1) Verilen kuvvet değerlerini yükleme türlerini yazınız.

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

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

ÇEKME DENEYĠ. ġekil 1. Düşük karbonlu yumuşak bir çeliğin çekme diyagramı.

Başlıca ANALİZ TİPLERİ. ve Özellikleri

Transkript:

Makina Elemanlarının Mukavemet Hesabı

Makina elemanlarında MUKAVEMET HESABININ iki amacı vardır 1- Bir elemanın üzerindeki kuvveti veya momenti; istenen süre boyunca emniyetli bir şekilde taşıyabilmesi için HANGİ MALZEMEDEN ve HANGİ BOYUTLARDA imal edilmesi gerektiğinin belirlenmesidir. - İmal edilmiş bir elemanın hangi kuvvet veya momenti; emniyet sınırların aşmadan NE KADAR SÜRE taşıyabileceğinin belirlenmesidir.

b Basit Gerilmeler F F A A M b M e e W W ç Dış zorlama Kuvvet, Moment, Basınç Gerilme B B Bileşik Gerilmeler 4 3 B ç e ; B b Statik mukavemet sınırı Statik Yükleme Durumu Dinamik Dinamik mukavemet sınırı Emniyet Gerilmesi AK emn, em s s K K emn, em s s AK Emniyet Gerilmesi emn s D, em s (Tam değişken zorlanmada) D Mukavemet Şartı emn em Boyutlandırma Yük ve Moment Taşıma Kapasitesi Emniyet durumu:kontrol

Özel Mukavemet Konuları Yüzey Gerilmeleri Burkulma Sürünme

Yüzey Gerilmeleri Temasta bulunan iki yüzey arasında meydana gelen gerilmelere yüzey gerilmeleri denir. Bu gerilmeler basınç şeklindedir. Basma gerilmeleri ile arasındaki fark; Basma gerilmeleri bir kuvvet etkisi altında bir elemanın kesitinde meydana gelir. Yüzey gerilmeleri ise kuvvet etkisi altında temas yüzeylerinde meydana gelir.

Yüzey gerilmeleri Yüzey basıncı Temas yüzeylerinin ve elemanların boyutları aynı mertebede olduğu takdirde oluşan gerilme yüzey basıncı diye isimlendirilir. 1- temas yüzeyleri arasında bağıl hareket bulunmayan elemanlarda ezilmeyi önlemek F Ak p pem, pem A s Hertz basıncı Temas yüzeyleri çok küçük olduğu takdirde ise oluşan gerilmeler Hertz basıncı diye isimlendirilir. Rulmanlı yataklar, dişli çarklar da meydana gelen gerilmeler - temas yüzeyleri arasında izafi hareket olan elemanlarda aşınmayı önlemek için yapılır. F p p 0 : malzeme aşınma hızına bağlı yüzey basınç sınırı A s p 0 P Hmax P Hem ; P Hem HB s

Hertz Gerilmeleri: Hertz gerilmelerine karşı emniyeti sağlamak için: P H max HB s H em HB s Bazen P Hem değeri cetvellerde verilir. P P H max P H em

E 1 E 1 1 E E: Eş değer elastisite modülü E 1 E : Malzemenin elastisite modülü 1 m boy 1 / kesit Enine şekil değiştirme katsayısı İki kürenin teması: Temas yüzeyinin yarı çapı: a 3 F. r 1,5.(1 ). E Çelik için ( 0,3) a 1,13 3 F. r E

1 r 1 r 1 1 r Eş değer yarıçap Yassılaşma: 3,5.(1 F E. r v ). Çelik için : 1,3 3 F E. r P H max 1 3 1,5 F. E r (1 v ) 0,388 3 F. E r Küre ile düzlem teması: r 1 = r 1 ve r = r = r 1 alınır. İki silindirin teması Temas yüzeyinin genişliği: a 3 F. r.8(1 v. E. L ) Çelik için : a 3,04 3 F. r E. L P H max 3 F. E rl(1 v ) Çelik için : P H max 0,418 3 F. E rl

Burkulma Kendi ekseni doğrultusunda eksenel bir basma kuvvetinin etkisi altında kalan bir çubuk; eğer kesit boyutları uzunluğuna oranla küçük ise kararsız durumdadır. Bu durumda kuvvetin veya mesnetleme sisteminin yer değiştirmesi çubuğun ani olarak burkulmasına yol açar. F Br EI L min k

Boyu uzun kesiti değişmeyen bir çubuğun bir ucu sabit mafsallı diğer ucu kuvvet doğrultusunda hareketli kayıcı mafsallı olarak eksenel kuvvetle basmaya zorlandığını düşünelim.

F basma kuvveti altında bu çubuğun herhangi bir sebeple şekildeki gibi burkulduğunu ve bu durumda dengede durduğunu kabul edelim. N= F.cosφ Q=F.sinφ Şekil değiştirme malzemenin elastik sınırları altında kaldığı takdirde elastik eğrinin eğimi çok küçük olacağı için; cos φ=1 ; sin φ=0 alınabilir. Q=0, N=F olur.

Elastik eğrinin diferansiyel denklemi: d y dx M E. I ; M F. y d y dx 1 E. I F. y d y dx. y 0

y A. Sin. x B. Cos. x x=0 y=0 B=0 x= L k y=0 A.Sinα.L k =0 Sin α.l k =0 Sin α.l k =Sin n.π α.l k =n π α= n π / L k En küçük yük değeri n=1 için elde edilir. L k L k F E I EI Br FBr. Lk Euler burkulma yükü kritik yük Elastik alanda flambaj (burkulma) olabilmesi için F Br σ E A olması gerekir. σ Br =F Br /A > σ E olduğunda Euler formülü kullanılmaz.

Euler formülünün kullanılabilmesi için: σ Br σ E olmalıdır. min min k Br k Br L A I E L EI F A I i min i L i L E k k Br E E Br E E i: atalet yarıçapı Narinlik katsayısı

Euler formülü elastik bölgede geçerlidir. Gerilmeler elastiklik sınırını geçtiği takdirde Tetmayer veya Johnson formülleri kullanılmaktadır.

Tetmayer Sınırları Euler Sınırları Tetmayer bağıntısı Ahşap 1,8<λ<100 λ 100 σ Br =93-1,94 λ D. Demir 5< λ<80 λ 80 σ Br =7760-10 λ+0,53 λ Yumuşak Çelik %5 Nikelli çelik 10< λ<105 λ 105 σ Br =3100-1,14 λ 10 <λ<86 λ 86 σ Br =4700-3 λ

Br Ak Ak. 1 E. Br Ak K. 0 K o İki bölgenin birleşme noktasında her iki formül geçerlidir. Bu noktadaki narinlik katsayısı λ 0 olduğuna göre. E 0 Ak Ak. 1 E. 0 E Ak λ > λ 0 ise Euler formülü λ < λ 0 ise Johnson veya Tetmayer formülü kullanılır. Her iki durumda da basma nominal gerilmelerinin σ b =F/A ; σ b σ Br /s olması gerekir.

s= 3 6 Sabit yükleme s= 8 11 Değişken zorlanma s= 15-

Kuvvetin eksantrik olarak etkimesi durumunda: Br F A e. y 1 i max Ak. Sec FBr 4. E. A Plastik burkulma hallerinde e. ymax 0,5 alınarak tam eksen doğrultusunda yüklü i çubuklar için Sekant bağıntısı uygulanabilir.

Burkulma Hesabı: a) çubuğun kesit alanı bilindiği takdirde: Sınır narinlik katsayısı λ 0 bulunur λ > λ0 ise Euler formülü λ < λ0 ise Johnson veya Tetmayer formülü kullanılır. Her iki durumda da basma nominal gerilmelerinin σ b = F/A ; σ b σ Br /s gerekir. olması b) Boyutlandırma yöntemi: Euler bağıntısı uygulanır. EI min F ; emniyet katsayısı ve I min hesaplanır Br L k Çubuğun kesit alanı belirlenir. Atalet yarıçapı i = I/A bağıntısı dikkate alınarak narinlik katsayısı ve/veya sınır narinlik katsayısı bulunur. Eğer λ>λ 0 ise hesap uygundur. Aksi takdirde denkleminden σ Br bulunur. F yükünün σ Br =F/A σ Br /s bağıntısını sağlaması gerekir. Br Ak K. 0

SICAKLIK ETKİSİ Genellikle sıcaklık malzemenin özelliklerini etkiler; ısı gerilmelerini doğurur ve sürünme (creep) olayının ortaya çıkmasına sebep olur. Sabit gerilme altında şekil değiştirmenin sürekli olarak büyüdüğü davranışa sürünme denir. Şekil değiştirme sabit kaldığı halde gerilmenin sürekli olarak azaldığı davranışa gevşeme (relaksasyon) denir.

Sürünme olayında şekil değiştirmeyi karakterize etmek için d şekil değiştirme hızı tarif edilir. 1. safhada dt d sabit bir minimum değer alır. 3. safhada dt malzeme kopar. gittikçe azalır.. safhada d dt. d dt süratle artar ve Malzemelerin sürünme diyagramları başlangıç gerilmelerinin ve sıcaklıklarının değerine bağlı olduğu için bu safhaları bütün sürünme diyagramlarında göremeyebiliriz. Esas sürünme olayını karakterize eden.safha ve buna bağlı şekil değiştirme hızıdır.

. 0 min.t Zaman. Safhadaki şekil değiştirme hızı Başlangıçtaki şekil değiştirme hızı Sürünme ile toplam şekil değiştirme Bu safhada gerilme ile şekil değiştirme hızı arasındaki bağıntı aşağıdaki denklem ile gösterilir.. min K n Bu denklemdeki K ve n deneysel sabitlerdir.

. Log min Log K n. Log. Çeşitli sıcaklıklar için min ile σ veya zaman ile σ arasındaki bağıntı grafik olarak gösterilir. n bu diyagramdaki doğruların ortalama eğimi, K ise σ=1 haline karşılık gelen değeridir. Sürünme sırasında malzemelerin mukavemet esasları sürünme mukavemeti ve sürünme kopma mukavemeti olmak üzere iki şekilde ifade edilir Sürünme Mukavemeti; Belirli bir sıcaklıkta ve zamanda elemanda belirli bir kalan şekil değiştirme meydana getiren gerilmedir. Genel olarak σ εp/h/t şeklinde ifade edilir. Örneğin σ 1/10 5 /T Sürünme Kopma Mukavemeti: Belirli bir sıcaklıkta ve belirli bir süre sonra kopma mukavemetinin değeridir. σ K/h/T şeklinde gösterilir. Gevşeme olayında belli bir sıcaklıkta çalışan elemanın kesitindeki σ i ilk gerilmesinin her hangi bir andaki değeri 1 1 K. E.( n 1). t n 1 n1 i bağıntısı ile bulunur. Gevşeme olayı ön gerilmeli bağlantılarda önemlidir.

Emniyet Gerilmeleri Değişken zorlanmada; sürekli mukavemet sınırı bir emniyet katsayısına bölünerek emniyet gerilmeleri denilen gerilmeler elde edilir Tam değişken zorlamalarda o 0 olduğundan s D ; g em D s Genel değişken zorlanmada emniyet katsayısı s o Ak 1 g D

Emniyet Gerilmeleri Her malzemenin zorlamalara karşı bir dayanma sınırı vardır. Hiçbir zaman zorlamanın bu sınırlara ulaşması istenmez. Statik zorlanmada akma veya kopma gerilmesi bir emniyet katsayısına (s>1) bölünerek emniyet gerilmeleri denilen gerilmeler elde edilir. Statik zorlanmada emniyet katsayısının ve emniyet gerilmesinin ifadesi: Kırılgan malzemeler için: s K k e ; s K k e em s K k e ; em s K k e Sünek malzemeler için: Ak Ak Ak s ; s em ; em s σ K, τ K, σ Ak, τ Ak malzemenin statik mukavemet sınırları; σ, τ ise zorlanma hallerine göre nominal gerilmelerdir. s Ak

Mukavemet Şartı Dış zorlamaların elemanda doğurduğu gerilmeler emniyetli gerilme değerlerin altında kalmalıdır. Elemanda meydana gelen gerilme < Emniyet Gerilmesi

Gerilme Dış kuvvetlerin ve momentlerin etkisi altında elemanın herhangi bir kesitinde, tepki olarak iç kuvvetler meydana gelir. Birim alana gelen iç kuvvetlere GERİLME adı verilir. Bir elemanın kesiti çekme, basma veya eğilme hallerinin etkisi altında ise kesitte NORMAL gerilmeler, σ makaslama veya burulmanın etkisinde ise kesitte KAYMA gerilmeleri, τ meydana gelir.

Basit Gerilmeler Elemanın kesitinde çekme, basma, eğilme, burulma, makaslama hallerinden yalnız biri varsa BASİT gerilme hali söz konusudur.

Bileşik Gerilmeler Elemanın kesitinde yukarıda sayılan gerilme hallerinden bir kaçı bir arada ise BİLEŞİK gerilme hali söz konusudur. Bu durumda Bileşke Gerilme σ B hesaplanır. İki türlü bileşik gerilme etkisi ortaya çıkabilir. Normal gerilmeler veya kayma gerilmeleri var ise Normal gerilmeler ve kayma gerilmeleri bir arada ise B ç e ; B b Mukavemet Varsayımları kullanılır Maksimum Kayma Gerilmesi Varsayımı B 3 Maksimum Biçim Değiştirme Enerjisi Varsayımı B 4

YÜKLEME zaman içinde değişip değişmediğine göre iki şekildedir Statik yüklemeler zamana göre sabittir. Değişken yüklemeler maksimum ve minimum iki değer arasında periyodik olarak değişir σ -σ zaman a 0 ; max min g a g max max min min max a a 0 veya 0 veya max a min veya 0 0 olabilir a min

Statik mukavemet sınırları Malzemenin Hasar meydana gelmeden statik olarak yüklenebileceği sınırdır. Çekme deneyi ile belirlenir. Gevrek malzemelerde mukavemet sınırı Kopma Gerilmesi (σ K,τ K ) dir. F Ao l l l 0 0 l l 0 Sünek malzemelerde mukavemet sınırı Akma Gerilmesi (σ AK, τ AK ) dir.

Dinamik mukavemet sınırları Malzemenin Hasar meydana gelmeden değişken olarak yüklenebileceği sınırdır. Dinamik mukavemet sınırı yorulma deneyi ile belirlenir. Yorulma Olayı Nedir? Yorulma; değişken gerilmeler altında malzemenin iç yapısında meydana gelen değişimlerdir. Ömür; malzemenin kopuncaya kadar direnç gösterebildiği süredir. Sürekli Mukavemet sınırı; Malzemenin sonsuz sayıda yük tekrarına veya sonsuz ömre dayanabildiği minimum gerilme genliğidir. (σ D,τ D )

Yorulma Olayı Değişken gerilmelere maruz makine elemanlarında kırılma (hasar) statik mukavemet sınırların çok altında gerçekleşir..çevrimsel olarak değişen gerilmeler malzemenin iç yapısında bazı yıpranmalara sebep olur. Böylece kopma olayı statik sınırların çok altında meydana gelir. Elemanın ömrü genellikle çevrim sayısı N ile tarif edilir.

Değişken zorlanmada kopma iç yapıdaki veya dış yüzeydeki bir süreksizlik noktasından başlar. Bu nokta civarında malzeme yorulur bir çatlak meydana gelir. Zamanla bu çatlak derinleşir, sonunda çatlak dışındaki bölgedeki gerilme mukavemet sınırını aşarak elemanın birden bire kırılmasına neden olur.

Bu şekilde oluşan kırılma yüzeylerinde iki bölge görülür. Kırılma yüzeyinin bir kısmı mat ve düz, diğer kısmı ise parlak ve tanelidir. Birinci bölge önceden meydana gelen ve zamanla büyüyen çatlağı gösterir. İkinci bölge ise birden bire kopan kısımdır.

Değişken Zorlanmada Mukavemet Sınırı Değişken zorlanmaya maruz bir makine elemanın tasarımı ömür esas alınarak yapılır. Değişken yükler altında malzeme davranışı ilk defa 1866 da Wöhler tarafından gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan makina elemanının ömrünün değişken gerilmenin genliğine bağlı olduğu belirlenmiştir.

Değişken zorlanmada mukavemet sınırı YORULMA DENEYİ ile belirlenir. 10mm çapındaki standart deney numuneleri sabit bir ortalama gerilme üzerine değişen genlikte gerilmeler uygulanarak test edilir. Her genlik değeri için numune kopuncaya kadar ki yük tekrar sayısı ( N) kaydedilir. Her defasında genlik değeri biraz azaltılır.

Gerilme değişim sayısı (N) arttıkça, gerilme genliğinin (σ g ) azaldığı görülür. Belirli bir gerilme değişim sayısı için malzemenin hiç kırılmaksızın devamlı olarak dayanabileceği bir minimum gerilme genliği vardır. Bu gerilme genliğine o malzemenin sürekli mukavemet sınırı (σ D ) ve buna karşılık gelen yük değişme (çevrim) sayısına (N 0 ) sonsuz (sürekli) ömür sınırı denir. Bu değer çeliklerde N 0 =10 6 10 7 çevrim arasındadır.

Logaritmik eğri iki kısımdan oluşmaktadır. Dik olan kısımdaki mukavemet değerine zaman mukavemeti, eğrinin yatay kısmındaki değerlere ise sürekli mukavemet değerleri adı verilir. Yorulma kırılması istatistiki bir değer olduğundan sonuçlar geniş bir saçılma gösterir, bu değerleri iki sınır eğri arasında toplamak mümkündür. Sınır eğriler kırılmama olayının deney parçalarının % kaçında meydana geldiğini bir başka deyişle güvenilirliği ifade etmektedir.

Çelik ve dökme demir olmayan malzemeler için Wöhler eğrisinin yatay kısmı yoktur. Böyle bir malzemenin sürekli mukavemet sınırının belirlenmesinde değişik bir yol izlenir. Öncelikle deneylere dayanarak malzemenin sonsuz ömrünü tarif eden bir N o değeri belirlenir, ve buna karşı gelen değişken mukavemet değeri sürekli mukavemet sınırı olarak kabul edilir.

Wöhler eğrisi sabit bir ortalama gerilmede değişken gerilme genliğinde çizilmektedir. Herhangi bir ortalama gerilme için yorulma eğrisi elde etmek yeniden yorulma deneylerinin yapılması gerekir. Veya belirli yaklaşımlar kullanılır.

GOODMAN-SODEBERG YAKLAŞIMI Bu yaklaşımda yatay eksende, statik mukavemet sınırından elde edilen mukavemet değerleri ve ortalama gerilme değerleri belirlenir. Düşey eksende ise gerilme genliği ve tam değişken gerilmeden elde edilen mukavemet sınırı değeri belirlenir.

Deney sonuçları işaretlenecek olursa bir kopma eğrisi elde edilir. Aslında parabol şeklinde olan bu eğri yerine kolaylık sağlamak amacıyla pratikte σ D ve σ K noktalarını birleştiren Goodman doğrusu veya σ D ve σ AK noktalarını birleştiren Soderberg doğrusu alınır. Soderberg doğru denklemi; g D D 0 0 0 0 bağıntısından bulunur. Goodman doğrusu için σ Ak yerine σ K konur. AK

Bu doğrular elemanın boyutlandırılmasında ve kontrol hesaplarında kullanılmak üzere değişik bir şekle sokulmuş ve bu yeni diyagrama yorulma diyagramı denmiştir.

Bu diyagram mukavemet hesabının esasını belirlemeye de yarar. σ g /σ o eğimine sahip doğru, diyagramı σ D B bölgesinde keserse işe yaramazlık (hasar) akma sonucunda oluşur. B σ AK bölgesinde keserse işe yaramazlık (hasar) yorulma sonucunda oluşur.

Değişken burulma zorlamalarının laboratuar sonuçları incelendiğinde τ o ın sürekli mukavemet sınırı üzerindeki etkisinin hemen hemen yok denecek kadar az olduğu görülür. Bu sebeple basit değişken burulmanın etkisi altındaki elemanların hesabı, basit değişken zorlanmada τ D ye ve statik zorlanmada τ Ak ya göre yapılabilir.

Pratikte yorulma (Soderberg) diyagramının yanı sıra Smith (değiştirilmiş Goodman) diyagramı da kullanılmaktadır. Bu diyagram genelde kontrol hesaplarında kullanılır.

Sürekli Mukavemet Sınırına Etki Eden Faktörler. Malzemelerin Sürekli Mukavemet Değerleri, laboratuarlarda özel olarak hazırlanmış deney çubukları kullanılarak çok dikkatli ve kontrollü deneyler sonucunda elde edilir. Ancak bu değerler gerçek makina elemanları için geçerli değildir. İzole laboratuar şartları ile gerçek mühendislik uygulamaları arasındaki farklılıkları ortadan kaldırmak için düzeltme faktörlerinin göz önüne alınması gerekir. D ı D k y k b k g k d k e k f D ı D k y k b k g k d k e k f

Yüzey düzgünlüğü faktörü (k y ): Standart deney çubuklarının yüzeyi çok iyi bir şekilde parlatılmıştır. Uygulamada kullanılan hiç bir makina elemanının yüzeyi bu kadar yüksek kalitede işlenmez. Yüzey kalitesindeki azalmanın sürekli mukavemet üzerindeki olumsuz etkisini gösteren bu faktör Şekil 1 deki diyagramda elemanın üretim şekline ve malzemenin kopma mukavemetine bağlı olarak verilmiştir.

Büyüklük faktörü (k b ): Deneyler, büyüklüğün artması ile sürekli mukavemetin azaldığını göstermiştir. k b faktörünün değeri cetvel 1 de verilmektedir.

Güvenirlik faktörü (k g ): sürekli mukavemet deneyleri sonucunda elde edilen mukavemet değerleri büyük bir saçılma gösterirler. Başka bir değişle deneye katılan grubun belli bir yüzdesi işe yaramaz hale gelmekte kalanı ise sağlamlığını korumaktadır. İşe yarama ihtimali güvenirliği ifade etmektedir. (Cetvel-13 )

Sıcaklık faktörü (k d ): yüksek sıcaklıklar dislokasyonları harekete geçirir ve bir çok malzemenin yorulma direncini azaltır. (Cetvel 14) T ( o C) k d T 350 1 350<T 500 0,5

Gerilme yığılması faktörü (k e ): Basit gerilmelerin yayılışı ancak sabit ve sürekli kesitler için geçerlidir. Eleman üzerindeki ani kesit değişikliği, çentik veya delik gibi kuvvet akışını değiştiren noktalarda ve bu noktalar civarında nominal gerilmeye göre ani gerilme artışları meydana gelir. Bu K. max t max K t artış; ve şeklinde ifade edilebilir. M e I y F A Burada veya şeklindeki nominal gerilmeyi, M b I p veya F A şeklindeki kayma gerilmesini

K t ise teorik gerilme yığılması (geometrik veya form ) faktörünü ifade etmektedir. Malzemenin cinsi bu değeri etkilemez. Analitik (elastisite teorisi) veya deneysel (fotoelastisite, strain - guage) yöntemlerle bilinen bu değerler diyagramlar halinde verilmiştir. (şekil 3 7)

Fakat malzemelerin çentik etkisine karşı hassasiyetleri farklı olduğundan yorulma-gerilme yığılma faktörü adı verilen yeni bir faktör tarif edilmiştir. K ç Çentiksiz deney numunesi sürekli mukavemet sıınır Çentikli deney numunesi sürekli mukavemet sıınır K ç ile K t arasında; K ç =1+q.(K t -1) bağıntısı vardır. Burada; q K K 1 1 faktördür (Şekil ) ç t malzemenin çentik duyarlılığını gösteren bir Çentik duyarlılığı az ise q=0, K ç =1 Çentik duyarlılığı fazla ise q=1, K ç =K t

Bilinmeyen etkiler faktörü (k f ): k f faktörü ile sürekli mukavemet sınırını azaltan bütün etkiler dikkate alınmaktadır. Bu etkenlerde ilgili bilgi birikimi çok fazla değildir. Ancak sürekli mukavemet değerini azalttıkları bilinmektedir. Eldeki az sayıda bilginin sınırlarına düşen bir hesaplama yapılıyorsa bu faktör kullanılır. Örnek olarak artık gerilmeler, metal püskürtme, korozyon elektrolitik kaplama vb. verilebilir.

Sonlu Ömür Mukavemeti Uygulamada ömrün sonsuz alınması yerine sonlu alınmasının tercih edildiği alanlar vardır. Bu araştırmacıları sonlu ömür ve sonsuz ömür mukavemet değerleri arasında ilişkiler kurarak deneyler yapmaya itmiştir. Bazı araştırmacılar bu amaçla yaptıkları deney sonuçlarını ömür ve σ D / σ K arasındaki ilişkiyi gösteren bir Wöhler diyagramı şeklinde vermişlerdir.

Sonlu ömür bölgesindeki mukavemet sınırına zaman mukavemeti sınırı (σ zd ) adı verilir. N=10 3 çevrim için σ zd 0,9 σ K N=10 6 çevrim için σ zd 0,5 σ K olarak alınabilir. Buna göre yük tekrar sayısına bağlı olarak mukavemet hesabının esasları belirlenebilir. N 10 3 ise hesap statik mukavemet sınırına 10 3 <N<10 6 ise hesap zamana bağlı mukavemet sınırına N 10 6 ise hesap sürekli mukavemet sınırına göre yapılır

İstatistik değerlere göre sürekli mukavemet bölgesi için statik mukavemet sınırları ile sürekli mukavemet sınırları arasında şu bağıntılar verilebilir: Çeliklerde K 140 dan / mm K 140 dan / mm Eğilme: 0, 5 D K D 70 dan / mm Çekme: ÇD 0, 4 K ÇD 60 dan / mm Burulma: 0,58 ; 0,58 ; 0,58 0, 9 AK AK K K D D K

Dökme demir ve dökme çelik için; Eğilme: D 0, 4 K Burulma (dökme demir): Zaman mukavemeti için: 0,8 0, 3 1 log zd mlog N b ; m log 0, 9 3 (0,9 b log N zd 10 N 10 b m 1 m zd b m D K ) 10 3 ; N10 D 6 ; D K K D