MMU 402 FINAL PROJESİ. 2014/2015 Bahar Dönemi

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

MMU 420 FINAL PROJESİ

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 3 Tokluk özelliklerinin belirlenmesi Kırılma Mekaniği

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

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

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

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 1 Deformasyon ve kırılma mekanizmalarına giriş

MalzemelerinMekanik Özellikleri II

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

FRACTURE ÜZERİNE. 1. Giriş

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

MAKİNE ELEMANLARI DERS SLAYTLARI

MALZEME SEÇİMİ ve PRENSİPLERİ

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

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu


DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MÜDÜRLÜĞÜ DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Kırılma Mekaniği. Dersin Kodu: MME 5003

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

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

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

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

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

KAYNAKTA UYUMLULUK ORANI (MISMATCH) HOŞGELDİNİZ

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

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

MECHANICS OF MATERIALS

MALZEME BİLGİSİ DERS 6 DR. FATİH AY.

BASINÇLI KAPLAR Endüstride kullanılan silindirik veya küresel kaplar genellikle kazan veya tank olarak görev yaparlar. Kap basınç altındayken

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

Malzemelerin Deformasyonu

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

KIRILMA MEKANİĞİ. Dr. Nusret MEYDANLIK. Ocak Kırılma Mekaniği Dr. Nusret MEYDANLIK. stress and strain. Case i.) linear elastic material response

DAYANIM İLE İLİŞKİLİ MALZEME ÖZELİKLERİ

Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ

Malzeme Bilgisi ve Gemi Yapı Malzemeleri

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

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

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

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

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

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

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

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

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

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

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

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

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

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

KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

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

BÖLÜM 5 MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Kaynaklı Birleştirmelere Uygulanan Tahribatlı Deneyler

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

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

GERİLME Cismin kesilmiş alanı üzerinde O

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

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

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

MAK 305 MAKİNE ELEMANLARI-1

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

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Kırılma HASAR ANALİZİ. Prof. Dr. Akgün ALSARAN

Pnömatik Silindir Tasarımı Ve Analizi

MUKAVEMET-I DERSİ BAUN MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ FİNAL ÖNCESİ UYGULAMA SORULARI ARALIK-2018

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

REZA SHIRZAD REZAEI 1

Düzlemine Dik Doğrultuda Yüklenmiş Tabakalı Kompozit Levhalarda Elasto-Plastik Gerilme Analizi

OMURGA TRAVMALI OLGULARA DAYALI BİYOMEKANİK İNCELEME

TEKİL VE ÇOĞUL KRİSTALLERİN PLASTİK DEFORMASYONU

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

Kaynaklanmış Farklı Çeliklerin Yorulma ve Kırılma Analizlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Gerçekleştirilmesi

MAKİNE ELEMANLARI I Mukavemet Esasları (Flipped Classroom)

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

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

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

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

Malzeme Bilimi Ve Labaratuvarı MEKANİK ÖZELLİKLER

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

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

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

Elastisite Teorisi Hooke Yasası Normal Gerilme-Şekil değiştirme

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

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

LİMİT DENGE ANALİZİ (Deterministik Yaklaşım)

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

Bu deneyler, makine elemanlarının kalite kontrolü için çok önemlidir

AKMA VE KIRILMA KRİTERLERİ

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Doç.Dr.Salim ŞAHİN YORULMA VE AŞINMA

11/10/2013 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ BETONARME YAPILAR BETONARME YAPILAR

L KESİTLİ KİRİŞTE KAYMA MERKEZİNİN ANSYS İLE VE DENEYSEL YOLLA BULUNMASI

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Transkript:

MMU 402 FNAL PROJESİ 2014/2015 Bahar Dönemi Bir Yarı eliptik yüzey çatlağının Ansys Workbench ortamında modellenmesi Giriş Makine mühendisliğinde mekanik parçaların tasarımı yapılırken temel olarak parça üzerinde oluşan gerilme durumları incelenmektedir. Makine elemanı üzerindeki kritik noktalar belirlenerek, bu bölgelerdeki gerilme analizleri yapılmakta ve malzeme geometrisi ve malzeme tipi bu şekilde seçilmektedir. İmal edilen parçalar içinde çeşitli süreksizlikler bulunabilmekte ayrıca dinamik yükler altında malzeme içerisinde bulunan küçük çatlaklar ilerleyebilmekte ve böylece kırılmaya sebep olmaktadır. Kırılma gerilme altında bir malzemenin iki veya daha fazla parçaya ayrılmasıdır. Kırılma olayı çatlak başlaması (crack initiation) ve çatlak ilerlemesi (crack propagation) şeklinde iki kısımda incelenmektedir. Belirli bir gerilme altındaki parçalarda hasar, akma (yield) hasarı veya kırılma (fracture) hasarı ile meydana gelebilmektedir. Akma Hasarı: Akma ile oluşan hasarda önemli olan parametreler malzemedeki hatalar kristal kafesin düzlemlerinin sürekliliğini bozan ve dislokasyon hareketini engelleyen hatalardır. Örneğin, tane sınırları, dislokasyon ağları ve çökeltiler Kırılma Hasarı: Kırılma ile oluşan hasarlarda önemli olan parametreler ise makroskobik boyuttadır. Plastik deformasyondan ziyade yerel gerilme şekil değiştirme alanları mevcuttur. Örneğin, kaynak hataları, malzeme yapısındaki boşluklar ve yorulma çatlakları Malzemede kırılma genel olarak iki şekilde meydana gelmektedir, bunlar sünek kırılma ve gevrek kırılmadır. Sünek kırılma (Ductile fracture): Çatlak ilerlemesi öncesinde ve sırasında önemli ölçüde plastik deformasyon ile ifade edilmektedir. Gevrek kırılma (Brittle fracture): Hızla gelişen bir çatlak ilerlemesi ve mikro deformasyonlar ile ifade edilmektedir. Malzemede gevrek kırılma eğilimi, azalan sıcaklık, artan deformasyon hızı ve üç eksenli gerilme durumunda meydana gelmektedir. Çatlak davranışının belirlenebilmesi, malzemedeki çatlağın analizi ve bu durumun önlenmesi çalışmaları kırılma mekaniği alanında incelenmektedir. 1 / 8

Bir katı cismin tasarımındaki ana hedef, belirli zaman diliminde yapıların veya bileşenlerinin statik veya dinamik yüklere maruz kalmasına rağmen güvenli bir şekilde dayanım süresinin devamını sağlamak üzere tasarımın yapılmasıdır. Tasarım sürecindeki en önemli sorulardan birisi mekanik yorulmayı oluşturan parametrelerin belirlenmesidir. Genel olarak bunlar şu şeklide ifade edilebilir: Deformasyon ve Kırılma Elastik Deformasyonun aşılması Burkulma (Buckling) Plastik Deformasyon Kırılma (Fracture) Yorulma (Fatique) Sürünme (Creep) Gerilme Korozyon Çatlağı (Stress Corrosion Cracking) Yorulma yükü altında kırılmaya maruz kalan şaft [2] Yorulma yükü altında kırılmaya maruz kalan tanker tipi gemi [3] 2 / 8

1) TEORİ Kırılma mekaniği katı mekaniği dalının bir alt alanı olup çatlak içeren parçaların mekanik davranışlarının belirlenebilmesini hedeflemektedir. Burada en önemli parametreler uygulanan gerilme çatlak boyutu ve kırılma tokluğu parametreleridir. 2.1) Çatlak ve gerilme şiddeti yaklaşımı İçerisinde 2a uzunluğunda çatlak içeren bir malzeme şekilde görüldüğü gibi gerilme altındadır. Gerilme değeri ve birimi MPa dır. Malzeme kalınlığı b ile ifade edilmekte ve birimi mm olarak ifade edilmiştir. Çatlak içeren bu plakanın çatlak ucundaki gerilme şiddeti faktörü olup birimi dir. K σ πa 3 / 8

2.2) Çatlak ucunda ve civarındaki gerilmeler Çatlak ucu (crack tip) 2.3) Yükleme tipleri ve gerilme ifadeleri Her tip yüklemede 1/ çatlak ucunda tekillik medana getirir, K (gerilme şiddeti faktörü) ve ( ) boyutsuz şekil düzeltme faktörü) yükleme tipine ve geometriye bağlıdır. (, 1,3) Mod : Çekme modu Mod : Kayma modu Mod : Yırtılma (makaslama) modu lim0 r σ K 2πr f ( θ ) limσ 0 r K 2πr f ( θ ) limσ 0 r K 2πr f ( θ ) 4 / 8

Örneğin merkezde çatlak içeren ve çekme gerilmesine maruz kalmış bir plaka için Mod- gerilmesi aşağıdaki gibi ifade edilir. ( ) boyutsuz şekil düzeltme faktörü olup çatlak geometrisine göre değişmektedir. Merkez çatlak (central crack) için ( ) parametresi ile de ifade edilebilmektedir. σ K f 2πr ( θ) ( a r) K σ πa f / 2.4) Kırılma geometrileri Merkezde çatlak içeren çekme gerilmesine maruz sonlu plakalar K σβ πa (Gerilme şiddeti çarpanı) β 1+ 0.256 1.152 + 12.2 w 2 3 (Boyutsuz şekil düzeltme faktörü) Tek taraflı çentikli çekme gerilmesine maruz sonlu plakalar K σβ πa (Gerilme şiddeti çarpanı) β 1.12 0.23 + 10.56 21.74 + 30.42 w 2 3 4 (Boyutsuz şekil düzeltme faktörü) 5 / 8

Merkez Eliptik Çatlak ( ) (Gerilme şiddeti çarpanı) / 3 ( )+ ( ) 8 + 8 Yarı-eliptik yüzey çatlağı ( ) (Gerilme şiddeti çarpanı) 1+1.464. 1.13 0.09 1+0.1(1 sin ( )) ( ) + / 6 / 8

Problem Aşağıdaki şekilde görülen ve bir kenarı 0.2 m olan çelik (stainless steel) küpün ön yüzeyinde yarı-eliptik bir yüzey çatlağı bulunmaktadır. Bu sistemde a ve c sirasıyla yarı-eliptik çatlağın minör ve majör yarıçaplarını temsil etmektedir. Küp y-ekseni boyunca 1 MPa büyüklüğünde bir çekme gerilmesine maruz bırakılmaktadır. Bu şartlar altında sistemi Ansys Workbench te modelleyerek; a) Çatlak çeperindeki gerilme şiddeti çarpanlarının (K, K, K), açısına bağlı eğrilerini aynı grafik üzerinde çizdiriniz. b) Çatlak çeperindeki J-integral parametresinin açısına bağlı eğrisini grafik üzerinde çizdiriniz. c) Çatlak çeperinde oluşan çekme modu gerilme şiddeti çarpanının (K), açısına bağlı olan eğrisini analitik ve numerik (Ansys) yöntemler kullanarak aynı grafik üzerinde çizdiriniz. Ardından sonuçları yorumlayınız. 1 MPa 0.2m x z x z a 0.1m y c Yarı-eliptik çatlağın 0.1 m 1 MPa düzlemsel görünüşü Proje raporu ve sonuçlar ile ilgili önemli notlar: 5 ve öğ üç 7 / 8 alınız. Proje raporunda sadece grafikleriniz, datalarınız, analitik hesaplarınız ve kısaca yorumlarınız yer alabilir. Bu rapor toplamda 3 sayfayı kesinlikle geçmemelidir. Raporlar mail yoluyla gönderildiğinde geçersiz sayılır. Raporlar siyah beyaz çıktı halinde A-427 no lu odaya teslim edilecektir.

Ansys workbench çözümünün temizlenmiş arşiv dosyası Semicrc_Ad_Soyad başlığı ile onurarslan_@outlook.com mail adresine gönderilecektir. Sözü geçen dosya 1MB ı geçmemelidir. Dosya gereksiz ara işlemler içeriyorsa (yani dosya temizlenmemişse), bu durum proje notuna negatif puan olarak yansıyacaktır. Projeler eksizsiz olarak en geç 1 haziran pazartesi gününe kadar teslim edilecektir. Geç teslim edilen her gün için proje notundan 30 puan kırılacaktır. Onur ARSLAN, Dr. Bora YLDRM 8 / 8