Hasarın Sebepleri. Mühendislik tasarımlarında görülen çeşitli hasar problemlerinin sebeplerini üç grupta toplamak mümkündür.

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

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ HASAR ANALİZİ YÜKSEK LİSANS - DOKTORA DERS NOTLARI. Doç.Dr.İrfan AY BALIKESİR

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Doç.Dr.Salim ŞAHİN YORULMA VE AŞINMA

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

FRACTURE ÜZERİNE. 1. Giriş

MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

MMU 420 FINAL PROJESİ

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

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

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

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

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

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

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

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN


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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Sürünme ; Yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemelerde görülen hasar dır. Yük veya gerilme altında zamanla meydana gelen plastik deformasyona sürünme

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ ve MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ METALİK MALZEMELERİN DARBE DENEY FÖYÜ. Arş. Gör.

Malzeme Bilgisi ve Gemi Yapı Malzemeleri

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

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

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

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

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

BÖLÜM#5: KESİCİ TAKIMLARDA AŞINMA MEKANİZMALARI

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Doç. Dr. Halit YAZICI

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

DARBE DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Metalik Malzemelerin Darbe Deneyi

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

MAKİNE ELEMANLARI LABORATUARI

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

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

MECHANICS OF MATERIALS

Malzemelerin Deformasyonu

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

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

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

1 MAKİNE ELEMANLARINDA TEMEL KAVRAMLAR VE BİRİM SİSTEMLERİ

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 3 Tokluk özelliklerinin belirlenmesi Kırılma Mekaniği

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

Kırılma. Kırılma türleri nedir? Çekme testi. Çentik darbe testi. Kırılma analizi. Kırılma görüntüleri. Ana Hatlar

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

Kırılma HASAR ANALİZİ. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

MALZEMELERDE RASTLANAN HASAR TÜRLERİNE GENEL BİR BAKIŞ

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

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

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

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

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

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

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

CALLİSTER - SERAMİKLER

MAKİNE ELEMANLARI I Mukavemet Esasları (Flipped Classroom)

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

MALZEME BİLGB YORULMA. Yrd. Doç. Dr. Hayri ÜN. Pamukkale Üniversitesi BAHAR

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

TAKIM AŞINMA MEKANİZMALARI VE AŞINMA TİPLERİ

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

tarafından finanse edilmektedir

Şekil 1.1. Beton çekme dayanımının deneysel olarak belirlenmesi

BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR VE ÇATLAK. NEJAT BAYÜLKE İnş. Y. Müh.

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

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

Temel bilgiler-flipped Classroom Akslar ve Miller

ZnS (zincblende) NaCl (sodium chloride) CsCl (cesium chloride)

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

2009 Kasım. MUKAVEMET DEĞERLERİ KONU İNDEKSİ M. Güven KUTAY

(A) Çekme. (B) Basınç. (C) Dengesiz İki eksenli çekme. (D) Dengeli İki eksenli çekme. (E) Hidrostatik Basınç. (F) Kayma Gerilmesi.

MKT 204 MEKATRONİK YAPI ELEMANLARI

Bu deneyler, makine elemanlarının kalite kontrolü için çok önemlidir

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

MOMENT YENİDEN DAĞILIM

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

PLASTİKLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

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

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

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

BETONARME-I 5. Hafta KİRİŞLER. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

KESME BAKIMINDAN DOĞRU TASARLANMAMIŞ BETONARME PERDE DUVARLI YÜKSEK BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI

INSA 473 Çelik Tasarım Esasları

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

Transkript:

HASAR ANALİZİ

Hasarın Sebepleri Mühendislik tasarımlarında görülen çeşitli hasar problemlerinin sebeplerini üç grupta toplamak mümkündür. Bunlar: a) Hatalı Tasarım Veya Uygun Olmayan Malzeme Seçimi: Tasarım hataları, tasarlanan parça geometrisinin karmaşıklığından dolayı hesaplanamayan gerçek gerilme değerinden yüksek gerilmelerde veya yüksek oranda gerilme yığılmalarının neden olduğu süreksizlikler nedeniyle meydana gelmektedir. Ayrıca tasarıma ve kullanım şartlarına uygun olmayan malzeme seçimi de hasara sebep olmaktadır. Aşırı yüklemeler sonucu meydana gelen statik kırılma, gevrek kırılma, yorulma hasarı buna örnektir. b) Hatalı Üretim Yöntemi: Bu hatalar, tasarlanan parçaya son şeklinin verilmesinde kullanılan talaşlı imalat, döküm, kaynak gibi üretim yöntemleri esnasında meydana gelen hasarı kapsamaktadır. Kimyasal bileşimden kaynaklanan kusurlar, döküm hataları, mekanik işlem hataları, talaşlı imalat hataları, kaynak hataları, ısıl işlem hataları, yüzey sertleştirme işlemleri hataları, yüzey hazırlama işlemleri hataları, montaj kusurları ve anizotrop yapıdan kaynaklanan hatalar üretim yöntemi hatalarına örnek verilebilir. c) Çalışma Koşullarının Orijinal Özelliklerinin Bozulup Azalması: Bu hatalar, işletme esnasında yapılan hatalardır. Yapı tasarımında öngörülen çalışma şartlarından farklı koşullarda çalışan yapının hasar görmesidir. Aşınma, korozyon, bakım veya tamir kusuru, çalışma ortamı kimyasal etkisi, radyasyon etkisi ve anormal çalışma şartları servis koşullarında malzemenin veya parçanın özelliğini yitirmesine sebep olmaktadır.

Hasar Olaylarının Sebepleri Farklı mühendislik dallarında görülen hasarların sebepleri de birbirinden farklılık göstermektedir. Çizelge 3.1 de kimya, maden, metalürji ve imalat endüstrilerinde karşılaşılan hasar olaylarının sebepleri ve yüzdeleri verilmiştir. Çizelge 3.1: Kimya, Maden, Metalürji Ve İmalat Endüstrilerinde Karşılaşılan Hasar Olaylarının Sebepleri Ve Yüzdeleri

Hasar Mekanizmaları Hasar mekanizmaları birbiriyle etkileşim içindedir. Hasar analizi sırasında, hasarlı parçada birden fazla hasar mekanizmasına rastlamak mümkündür. Bu nedenle yükleme şekli, gerilme şekli çalışma sıcaklığı, çalışma ortamı ve çalışma süresi analiz sırasında önemli parametrelerdir. Hasarda kırılma şart değildir. Hasar bir sistemin veya parçanın fonksiyonunu yitirmesi demektir. Metallerde hasar en genel anlamda üç şekilde oluşur: 1. Aşırı elastik şekil değişimi neticesinde (E) örnek: bir kirişin kararlı bir şekilde aşırı sehim yapması 2. Aşırı plastik şekil değişimi neticesinde (σa). Örnek malzemeye akma dayanımın üzerinde yük uygulanması. 3. Kırılma neticesinde (K1c) örnek bir parçanın en az iki parçaya ayrılması.

Kırılma Bir malzemenin belirli bir yük altında iki veya daha fazla parçaya ayrılması kırılma olarak tanımlanmaktadır. Her malzemede kırılma karakteri farklıdır. Uygulanan gerilmeye, sıcaklığa ve deformasyon hızına bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Kırılma iki aşamada gerçekleşir. İlk aşamada çatlak oluşur, ikinci aşamada ise ilerler. Çatlak kritik bir uzunluğa ulaştıktan sonra kırılma meydana gelir. Kırılma büyük oranda çatlak ilerleme mekanizmasına bağlıdır. Üç farklı çatlak ilerleme mekanizması vardır. Bunlar; Mikro boşluk birleşmesiyle çatlak ilerlemesi, Ayrılma ile çatlak ilerlemesi, Taneler arası çatlak ilerlemesidir. Şekil 3.1: Metallerde görülen a) mikro boşluk birleşmeyle çatlak ilerlemesi, b) ayrılma ile çatlak ilerlemesi, c) taneler arası çatlak ilerlemesi

Malzemenin kırılıncaya kadar uğradığı plastik deformasyon miktarı göz önüne alındığında kırılma sünek ve gevrek olmak üzere iki gruba ayrılır. Kırılma

Kırılma Sünek kırılma bölgesinde aşırı plastik deformasyon, düşük çatlak ilerleme hızı, yüksek kırılma gerilmesi, mat kırılma yüzeyi ve lifi görünüm sünek kırılmanın karakteristik özellikleridir. Sünek kırılmanın aksine kesidin tamamı plastik şekil değiştirdikten sonra kararsız çatlak ilerlemesi oluşmuyorsa bu tip kırılma gevrek kırılma ismini almaktadır. Kırılma bölgesinde çok az veya hiç plastik deformasyon, yüksek çatlak ilerleme hızı, düşük kırılma gerilmesi, parlak ve granüler yüzey görünümü ise gevrek kırılmanın karakteristik özellikleridir.

Kusurların uygulanan gerilmeye etkisi Gerilme yığılmasının oluştuğu noktadan uzakta, gerilmenin büyüklüğü sadece σ0 nominal gerilmeye, yani uygulanan yükün kendisine dik olan kesit alanına oranına eşittir. Parçada var olan bu kusurlar, uygulanan gerilmenin değerini yükselttiği için, bazen bunlara gerilme arttırıcıları da denmektedir.

Tasarımda dikkat edilecek hususlar 1. Klasik tasarım, malzemenin elastik bölgede hiç kırılmadan güvenle kullanılabileceğini esas alır. Oysa malzeme σak nın altındaki gerilmelerde kırılabilir. Yön değiştiren yüklerde elastik bölgede kırılır. Sürünme sırasında σak nın altında kırılır. Darbeli yükler altında σak nın altında kırılır. Çok büyük çatlak içerirse σak nın altında kırılır. 2. Klasik yöntem, malzemenin sünek - gevrek davranış sergileyeceğini dikkate almaz. Oda sıcaklığında sünek olan malzeme, düşük sıcaklıklarda gevrek davranış gösterir. Statik yüklemede sünek olan malzeme darbeli yüklemelerde gevrek davranış gösterir. Çentiksiz malzeme sünek davranış gösterirken, çentikli malzeme gevrek davranış gösterir. 3. Klasik tasarım malzeme içindeki çatlağın varlığını dikkate almaz. Sadece emniyet katsayısını büyük almak suretiyle kırılmayı önleyebileceğini kabul eder. Oysa malzemede bulunan çatlak vb kusurlar malzeme dayanımını çok etkiler.

Yorulma Makina elemanları genellikle dinamik zorlanmalar etkisindedir. Gerilmenin büyüklüğü zamanla değişir. Dinamik zorlanmalar sadece kuvvetin değişken olduğu durumlarda ortaya çıkmaz. Dönen millerde kuvvet sabit olsa dahi değişken zorlanmalar meydana gelir. Bu zorlanmalara maruz makina elemanları, akma dayanımlarının çok altındaki gerilmeler altında zaman içinde hasara uğrarlar. Değişken zorlanmalar altında makina elemanlarında meydana gelen bu hasar yorulma olarak adlandırılır. Yorulmada nihai hasar, malzeme içinde oluşan küçük mikro çatlakların, değişken zorlanmalar neticesinde zamanla ilerleyerek büyümesi sonucunda ortaya çıkar. Bu olay daha ziyade metalsel malzemelerde gözlenir. Makina elemanlarında yer alan çeşitli süreksizlikler (kama yuvası, fatura, vida dişi, pim deliği, segman yuvası vb. gibi) yorulma hasarını hızlandırıcı etki yaparlar

Yorulma Yorulma olayı üç aşamada gerçekleşir: 1. Çatlak Başlangıcı: Genellikle yüksek gerilme yığılmalarının oluştuğu bölgelerde veya kristal yapıdaki hatalı noktalardan çatlak başlar. 2. Çatlak ilerlemesi: Çatlak genellikle yüzeyden başlayıp, kayma hatları ile orta kısımlara iletilir. Ayrıca, malzeme içinde mikro çatlaklar var ise ve çatlak ucunda oluşan gerilme yığılması çatlağı ilerletebilecek seviyede ise çatlak ilerler. Uygulanan gerilme çatlağın ilerlemesi için yeterli malzeme yorulmaz. Gerilme çatlağın ilerlemesini n sağlayacak kadar büyük ise çatlak gevşek yerlerden ilerler. Böylece yıpranma yavaş yavaş tüm keside yayılır. Ayrıca büyük ve haber verici bir uzama veya büzülme görülmez. 3. Kırılma: Yıpranma nedeniyle ayrışma yeter derecede ilerledikten sonra kesidin geri kalan kısmı yükü taşıyamaz hale gelir ve malzeme aniden kopar. Yorulma olayı malzemede önemli bir plastik şekil değişimi yapmadığından ve uyarı vermeden elastik limitin altındaki gerilmelerde malzemenin ani olarak göçmesi nedeniyle tehlikelidir. Bu tip gevrek kırılma olaylarına çelik köprülerde, kötü yolda giden arabalarda, uçak kanatlar rastlanabilir.

Yorulma

Yorulma Uçak komponentleri kalkışından inişine kadar milyonlarca kez çevrimsel yüklemeye maruz kalmaktadır. Aynı şekilde, jantlar da kullanımları süresince milyonlarca kez değişken yüklemeye maruz kalır.

Yorulma Farklı tipte stress çevrimleri

Yorulmaya etki eden faktörler 1) Gerilme hali: gerilme genliği, ortalama gerilme, iki eksenli gerilme halinin varlığı, kayma gerilmeleri vb. 2) Geometri: Yorulma çatlağını başlatabilecek ve gerilme yığılmalarına neden olan süreksizlerin varlığı 3) Malzeme türü: Yorulma ömrü malzeme türüne göre büyük değişiklikler gösterebilir. 4) Artık gerilmeler: Kaynak, döküm vb. işlemler sonunda oluşan artık gerilmeler yorulma ömrünü azaltır. 5) İç kusurların boyutları ve dağılımı: Örneğin döküm sonrası oluşan boşluklar yorulma ömrünü çok azaltır. 6) Yükleme doğrultusu: İzotrop olmayan malzemeler için önemlidir. 7) Tane büyüklüğü: Pek çok metal için küçük tane büyüklüğü uzun yorulma ömrü anlamına gelir. 8) Çevre: Gaz ortamı, korozyon, erozyon vb. gibi çevre şartları yorulma ömrünü çok etkiler 9) Sıcaklık: Çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklar yorulma ömrünü azaltır

Yorulma hasar örnekleri Fracture photographs of the failed spring. (a) Fractured spring and (b) close-up of the fracture surface.

Yorulma hasar örnekleri The photo on the left shows an example of a fatigue failure in a bicycle crank. The pedal attached on the right. Each time the rider pushed on the pedal, a load cycle was completed. After months or years of riding, the crank snapped.

Yorulma hasar örnekleri

Yorulma hasar örnekleri

Yorulma hasarı tablosu Makinelerdeki hasarların yaklaşık %80 inin yorulma kopmalarından kaynaklandığı düşünülmektedir.

Yorulma Ömrü