Comparison of experimental study and finite element analysis of bolted flange connections
Cıvatalı flanş bağlantılarının deneysel çalışmalar ve sonlu elemanlar analizleri ile kıyaslanması
- Tez No: 416711
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Cıvatalı flanş bağlantılarının tasarım ve analizi kontak mekaniğinin sahip olduğu doğrusal olmayan yapıdan dolayı zorlu bir süreçtir. Havacılık endüstrisinde testlerin pahalı olması ve uzun zaman alması sebebiyle, testlerin dahil edilmediği daha hızlı bir tasarım süreci gerekliliği vardır. Cıvatalı flanş bağlantıları termal, merkezkaç ve kontak yükleri gibi çok çeşitli yüklere mağruz kalmaktadır ve bu yüklerin tamamının test sürecine dahil edilmesi uygulanabilir değildir. Sonuç olarak, sonlu elemanlar metodu cıvatalı flanş bağlantılarının tasarım ve analiz safhalarındaki en hızlı ve güvenilir araç olarak öne çıkmaktadır. Sonlu elemanlar metodu kontak ve malzemeden kaynaklanan doğrusal olmayan özellikleri de hesaba katarak problemleri daha gerçekçi bir şekilde simüle etmektedir. Ancak kontak analizleri sırasında kullanıcın uzmanlık derecesi oldukça önemlidir, çünkü analizlerde kullanıcı tarafından seçilmesi gereken bir çok kontak parametresi vardır ve bu parametrelerin çözümün doğruluğunda ve yakınsamasında büyük bir etkisi vardır. Cıvatalı flanş bağlantılarının yapısal bütünlüğünü sağlayabilmek adına oluşturulmuş doğrusal bir takım araçlar da bulunmaktadır fakat bu araçlar yapının gerilme değerlerini daha yüksek ya da daha düşük tahmin etmektedirler. Bu tezde, başlıca kontak parametrelerinin teorik altyapısı ve uygulanışı sonuçların doğruluğu ve çözüm süresi açısından incelenmektedir. Çalışma kapsamında değerlendirilen ana parametreler, kontak katılık faktörü, penetrasyon faktörü ve algoritmadır. Liteartürde deney verileri bulunan bir cıvatalı flanş bağlantısı için elastik ve plastik analizler gerçekleştirilmiştir. Değişken kontak parametreleriyle çözümü sağlanan sonlu elemanlar analizlerinin sonuçları kontak parametrelerinin etkileri dikkate alınarak doğruluk ve çözüm süresi açısından değerlendirilmiştir. Buna ek olarak, cıvatalı L-braket yapılarının çekme testleri gerçekleştirilmiştir ve elde edilen gerinim ölçer ve sayısal imge korelasyon verileri sonlu elemanlar analiz sonuçlarıyla kıyaslanmıştır. Sonuç olarak, uygun kontak parametreleri seçildiğinde, sonlu elemanlar ve deney verilerinin uyuştuğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Design and analysis of bolted flange connections is challenging because of the nonlinear nature of contact mechanics involved in the analysis of bolted flange connections. Aerospace industry requires faster design with least number of tests because testing is costly and time consuming. Bolted flange connections are subject to variety of load cases that includes thermal, centrifugal and contact loads and it is not practical to consider all of the load cases during tests. As a result, finite element method is considered to be the fastest and most reliable tool during the design and the analysis phases of the bolted flange connections. Finite element method takes contact and material nonlinearities into account and simulates the problems more realistically. However, high level of expertise is required during the analysis, because there are many contact parameters that should be chosen by the user and accuracy and convergence of the bolted flange connection solution are affected by these parameters. There are also linear tools to determine structural integrity of the bolted joints but these tools result in either conservative or non-conservative solutions. In the thesis, the effect of main contact parameters on the accuracy and solution time of the finite element analysis of the bolted flange connection is investigated. Main contact parameters that are considered are the contact stiffness factor, penetration tolerance factor the contact algorithm. Both elastic and plastic analyses are performed for a bolted flange connection for which experimental data is available in the literature. The results of finite element analysis for varying main contact parameters are compared with the experimental data of the bolted flange connection, and conclusions are inferred with regard to the effect of main contact parameters on the accuracy and computational time of the finite element analysis. Experiments are also performed for tensile loading of a bolted L-bracket, and strain gage and digital image correlation results are compared with the finite element analysis results of the bolted L-bracket. Results show that with the proper choice of the contact parameters, close agreement can be obtained between the experimental results and finite element analysis results of the bolted L-bracket.
Benzer Tezler
- Çok elemanlı yapılarda malzeme sönümü ve temas özelliklerinin ölçülmesi
Measurement of material damping and contact properties of multibody structures
MURAT CAN TÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KENAN YÜCE ŞANLITÜRK
- Kaiser cıvatalı moment birleşimlerin sismik performansının incelenmesi
Investigation seismic performance of kaiser bolted bracket moment connection
AHMET SERDAR EROL
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİRIZA İLKER AKGÖNEN
- An investigation of the effect of beam splice within the plastic hinge zone on the behaviour of beam-to-column connection
Plastik mafsal bölgesindeki kiriş ekinin kiriş-kolon birleşim davranışına etkisinin araştırılması
ONUR KUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAVİDAN YORGUN
- Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines
Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması
EGE ÜNLÜTEPE KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Geogrid-donatılı kum zemine oturan temellerin taşıma kapasitesi
Bearing copacity of footings on geogrid-reinforced sand
TEMEL YETİMOĞLU