Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu

Statik ve Dinamik Yüklemelerde Hasar Oluşumu Hazırlayan Makine Mühendisliği Bölümü Sakarya Üniversitesi 1

Metalik Malzemelerde Kırılma Kopma Hasarı 2

Malzeme Çekme Testi Malzemede sünek veya gevrek kırılma-kopma davranışının farkı nedir? Sünek malzemeler- kırılma öncesi plastik deformasyon ve enerji absorbe etme (tokluk). Gevrek malzemeler- hasar öncesi küçük plastik deformasyon ve düşük enerji absorbe etme. Gevrek Sünek Gerinim 3

Malzeme Çekme Testi Sünek Hasarın Gelişimi: Boyun Çekirdeklenme Boşluk büyümesi verme boşluğu ve birleşmesi yayılması Kırılma kase ve koni kırığı Kırık yüzey sonucu (çelik) Parçaçıklar çekirdeklenme boşluğu için alanlar olarak iş görür. Çatlak 50 µm 4

Gerilme Yığılması, Kt Faktörü 5

Sürekli mukavemeti azaltıcı etkenler 6

Gerilme İçin Mil Tasarımı : Gerilme Yığılması Mil tasarımında Boyutlandırma amaçlı kullanılabilecek Teorik Gerilme Yığılma Faktörleri Eğilme Burulma Eksenel Destek Kavşağı-Keskin (r/d=0.02) 2.7 2.2 3 Destek Kavşağı- Yuvarlatılmış (r/d=0.1) 1.7 1.5 1.9 Parmak freze kama oluğu (r/d=0.02) 2.14 3 - Yumuşak Kama oluğu 1.7 - - Keskin Segman Kanalı 5 3 5 8

Eşdeğer Gerilme Hipotezleri 9

Tasarım Emniyet Faktörü Tasarım Faktörüne Etki Eden Etmenler: Uygulama türü Ortam Yükler ve Gerilmenin Türü Malzeme Emniyet Kriteri 10

Tasarım için Tavsiye Edilen Emniyet Faktörleri Malzeme özelliklerine duyulan güven, analiz, yükler, ortam, vb. Güvenilmez Ortalama Yüksek Statik Yük Dinamik Yük Sünek Malzeme Statik Yük Dinamik Yük Gevrek Malzeme Bakınız Mott, sayfa 185-186 11

Metalik Malzemelerde Yorulma Hasarı 12

Metallerde Yorulma Bir yorulma hasarının gelişimi üç aşamadan meydana gelir: - Aşama I : tekrarlı plastik deformasyon nedeniyle mikro çatlak başlaması(bu çatlaklar genellikle çıplak gözle görülemez). - Aşama II : Uzunlamasına sırtlar tarafından ayrılmış paralel plato gibi kırılma yüzeyleri oluşturan mikro çatlak yayılması (plaj işaretleri olarak adlandırılan koyu ve açık bant şekilleri). - Aşama III : kalan malzeme yükleri taşıyamadığı zaman kırılma olur. başlangıç yayılma kırık 13

Aniden Hızlı Kırılma! Çatlak Çekirdeklenmesi ve Büyümesi 14

Gerilme-Ömür S-N Yöntemi: R. R. Moore - Dönen Mil Testi R. R. Moore yüksek-hızlı döner-mil makinası en yaygın olarak kullanılan yorulma testi cihazıdır. R.R. Moore makinesindaki numune ilave ağırlık vasıtası ile sadece eğilmeye maruz kalır. 15

Gerilme-Ömür S-N Eğrisi Düşük-çevrim yüksek-çevrim Sonlu ömür Sonsuz ömür S-N diagram from the results of completely reversed axial fatigue test. Material : UNS G41300 steel. 16

Çelikler için Sürekli Mukavemet Limiti 17

Yorulma Çentik Faktörü Yorulma gerilmesi yığılma faktörü malzeme içindeki düzensizlik ve süreksizlik nedeniyle oluşur ve aşağıdaki gibi tanımlanır K f 1 q K t 1 Çelik Alüminyum alaşımları Eğilme ve eksenel yüklemeler için 18

Genel Değişken Gerilme Durumu max min a 2 Ortalama gerilme zaman max min m 2 21

Dinamik Kuvvetler için Yorulma Hasarı Kriterleri 2 ASME-elliptic 2 n a n m 1 S e Sut 2 Gerber a m 1 S e S y n modifiye Goodman Solderberg Langer a m 1 S e S ut n a m 1 Se S y n a m Sy n 22

Eşdeğer Gerilme Hipotezleri 23

Örnek Uygulama: Helisel Dişli Çarklı Güç Mili Tasarımı 24

20 kw güç iletimi 1500 d/dk Mil çapı, 20 mm ve 25 mm 25

20 kw güç iletimi 1500 d/dk Mil çapı, 20 mm ve 25 mm 26

Tablolar 35