Analytical and numerical analysis of swage autofrettage process applied to thick walled cylinders
Kalin cidarli silindirlere uygulanan mekanik otofretaj i̇şleminin analitik ve nümerik analizi
- Tez No: 440089
- Danışmanlar: PROF. DR. VELİ ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Otofretaj, kalın cidarlı silindirlerin cidarlarında, kullanım öncesi kalıcı gerilmeler oluşturma işlemidir. Bu kalıcı gerilmeler, yüksek basınçların kullanıldığı uygulamalarda ortaya çıkan gerilmelerin bir kısmının yok edilmesi suretiyle, kalın cidarlı silindirlerin basınç taşıma kapasitelerinin artırılmasına yardımcı olmaktadır. Pratikte hidrolik ve mekanik olmak üzere iki farklı otofretaj yöntemi vardır. Mekanik otofretaj tekniği, kalın cidarlı silindirlerde faydalı kalıcı gerilmeler oluşturmak için hidrolik otofretaj tekniğine göre daha ekonomik bir yöntemdir. Bu çalışmada bir ağır silah namlusunun üretimi sırasında uygulanan mekanik otofretaj işlemi sonucu ortaya çıkan kalıcı gerilmelerin, namlunun çalışma şartlarında oluşan gerilme dağılımlarını ne şekilde etkilediği araştırılıyor. İlk başta gerilme dağılımları Tresca ve Von Mises akma kriterlerinin her ikisi için analitik yöntemle elde ediliyor. Daha sonra sonlu elemanlar metodunu kullanan ticari bir bilgisayar yazılımı yardımıyla analitik modelin doğrulaması yapılıyor. Hesaplamalarda mandrel dış çapı sabit alınırken, silindir iç çap değerleri değiştirilerek farklı % arakesit değerleri için elde edilen sonuçlar karşılaştırılıyor. Elde edilen sonuçlar, otofretaj görmüş silindirde çalışma basıncında oluşan maksimum eşdeğer gerilmenin elastik-plastik yarı çap bölgesinde oluştuğunu göstermektedir. Farklı % arakesit değerleri için 400 MPa çalışma basıncında eşdeğer gerilme dağılımları elde ediliyor. Analitik model kullanılarak, Von Mises ve Tresca kriterlerinin her ikisi için ayrı ayrı eşdeğer gerilme dağılımları elde ediliyor ve her iki akma kriterine göre optimum arakesit değeri %1 olarak bulunuyor. Sonlu elemanlar yönteminde ise Tresca kriteri için optimum arakesit değeri %1 olarak bulunurken, Von Mises kriteri için %1.5 olarak bulunuyor. Hem analitik modelde ve hem de sonlu elemanlar modelinde Bauschinger etkisi kinematik pekleşme modeli ile temsil ediliyor. Analitik model kullanılarak elde edilen sonuçlara göre Bauschinger etkisi ikincil bir plastik akmaya neden olmazken, sonlu elemanlar modeli ile elde edilen sonuçlara göre Bauschinger etkisinin ikincil plastik akmaya neden olduğu görülüyor.
Özet (Çeviri)
Autofrettage is the process of residual stress formation on the walls of the thick walled cylinders before their usage. These residual stresses help to increase the pressure bearing capacity of the thick walled cylinders by eliminating some stresses during the high pressure applications. In practice, there are two different autofrettage methods as hydraulic and swage. Swage autofrettage is a more economical method to form beneficial residual stresses in the thick walled cylinders when it is compared with the hydraulic autofrettage method. In this study, it is investigated how the residual stresses, that occur as a result of the swage autofrettage during manufacturing of a heavy armour barrel, affect the stress distributions that occur at the operating conditions of the barrel. At first, the stress distributions are obtained analytically for both Tresca and Von Mises criteria. Then, the verification of the analytical model is performed by making use of a commercial software which uses the finite element method. In the calculations, the mandrel's outer radius is considered as constant but the bore value of the cylinder is changed and the results for different % interference ratios are compared. The obtained results show that the maximum equivalent stress in an autofrettaged cylinder at operating pressure occurs in the elastic-plastic junction region. The equivalent stress distributions are obtained at 400 MPa operating pressure for different % interference values. The equivalent stress distributions are obtained by the analytical model for both Tresca and Von Mises criteria and the optimum interference value is found as 1% with respect to both two yielding criteria. However, in result of finite element model, the optimum interference value is found as 1% for Tresca criterion whereas it is found as 1,5% for Von Mises criterion. Bauschinger effect is represented by the kinematic hardening model in both analytical model and finite element model. According to the results that are obtained by analytical model, Bauschinger effect does not cause a secondary plastic yielding. However, according to the results that are obtained by finite element model, it is seen that Bauschinger effect causes a secondary plastic yielding.
Benzer Tezler
- Parametric studies on prediction methods of face support pressure and surface settlement for soft ground tunneling with epb tbms
Zayıf zemin koşullarında epb-tbm ile kazılan tünellerde ayna basıncı ve yüzey oturması tahmini için parametrik çalışmalar
LATİF IŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFİ ÇOPUR
- NiCoCrAlY+YSZ ile kaplanmış kanatçıklı diskin dinamik sonluelemanlar analizi ve toplu parametreli sistem ilemodellenmesi
Dynamic fem analysis and modeling of NiCoCrAlY+YSZ coated blisk with lumped parameter system
MUSTAFA YİĞİT OTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VAHİT MERMERTAŞ
- Origami tabanlı eklem tasarımı ve tasarımın nümerik ve deneysel analizi
Numerical and experimental analysis of A novel origami robotics based hinge design
BÜŞRA DALKILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Tabakalı kompozit yapılarda kuş çarpmasının nümerik analizi
Numerical analysis of bird strike impact on composite sandwich structures
EMRE GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Havacılık ve Uzay MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
- Sialon esaslı seramik kesici uçların ısıl iletkenliğinin sıcaklığa bağlı analizi
Temperature dependent analysis of thermal properties of composite materials
BATTAL DOĞAN
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM UZUN