Investigation of fatigue crack behavior on near threshold region of AISI 4340 steels for different heat treatment conditions
Farklı ısıl işlem koşullarında AISI 4340 çeliklerin yorgunluk çatlak davranışının eşiğe yakın bölgede incelenmesi
- Tez No: 781528
- Danışmanlar: PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 205
Özet
Hasara dayanım yaklaşımı, mühendislik pratiğinde önemli bir olgudur ve çalışma sırasında döngüsel yüklemeye maruz kalan bileşenler için tasarım aşamasının başlangıcında değerlendirilmelidir; değilse, yıkıcı yorgunluk arızası meydana gelebilir. İzin verilen yorulma verilerindeki yanlış tahminler, küçük çatlak boyutuna sahip parçalar için karşılık gelen dayanıklılık stresinde önemli farklılıklara neden olabilir. Tasarım kriteri olarak uzun çatlak eşiğinin belirlenmesi yeni bir araştırma konusu değildir; ancak literatürdeki farklı test yöntemlerinden kaynaklanan bazı anormallikler bu konuyu incelemeye uygun kılmaktadır. Yorulma çatlağı büyüme mekanizması, boyut olarak oldukça küçük olan plastik bölgesinde meydana gelir; boyut olarak, özellikle düşük gerilme yoğunluklarında, mikroyapısal birimler olarak kabul edilir. Bu nedenle, ısıl işlem yöntemlerinin neden olduğu mikroyapısal farklılıklar, genellikle monoton ve akma mukavemetindeki değişikliklere atfedilir ve bu da plastik bölge boyutunda değişikliklere neden olur. Bu tezde, AISI 4340 çeliğinin tavlanmış ve temperlenmiş koşullardaki yorulma dayanım limiti, en yaygın merdiven ve eğri uydurma yaklaşımları kullanılarak araştırılmış, ayrıca veri setinin güvenilirliği de sorgulanmıştır. Ayrıca, mikroyapının düşük gerilim yoğunlukları etrafındaki etkisi, çatlak büyüme testleri ile detaylandırılmıştır. Ayrıca, gerilim oranı ve sıkıştırma ön çatlağının eşik değerine yakın performans üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Sonuçta yorulma limiti ve uzun çatlak eşik değerleri temperlenmiş numuneler için 585 MPa ve 4.89 MPa√m ve tavlanmış numuneler için 481 MPa ve 4.01 MPa√m olarak bulunmuştur. Buna göre, fiziksel olarak küçük çatlak boyutlarına sahip bileşenler için dayanıklılık sınırı değerlendirmesi, her bir mikro yapı için yorulma sınırının eşik verileriyle ilişkilendirilmesiyle elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Damage tolerant approach is an important phenomenon in engineering practice and must be evaluated at the onset of the design stage for components that are subject to cyclic loading during functioning; if not, devastating fatigue failure may occur. Inaccurate assessments in allowable fatigue data can cause substantial variation in fatigue limit evaluation for components with small crack size. Determining long crack threshold value as a design criterion is not a new research topic; even so, some anomalies arising from different test methods in the literature make this subject suitable for investigation. The fatigue crack growth mechanism takes place in the plastic zone region, which is very small in size; the order is thought to be microstructural units, especially at low stress intensities. Hence, differences in microstructure caused by heat treatment methods are often attributed to changes in monotonic and yield strength, which results in variations in plastic zone size. In this thesis, endurance limit of AISI 4340 steel in annealed and tempered conditions was investigated using the most established staircase and curve fitting approaches, additionally the reliability of data set was also questioned. Moreover, the effect of microstructure around low stress intensities was detailed by crack growth tests. Also, the influence of stress ratio and compression precracking on near-threshold performance were investigated. Eventually, fatigue limit and long crack threshold values were found as 585 MPa and 4.89 MPa√m for tempered specimens, and 481 MPa and 4.01 MPa√m for annealed specimens. Accordingly, endurance limit assessment for components with physically small crack sizes was obtained by correlating the fatigue limit with the threshold data for each microstructure.
Benzer Tezler
- Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr malzemesinin farklı şartlar altındaki yorulma davranışının araştırılması
Investigation of fatigue behavior of the Ti-15V-3Al-3Sn-3Cr material under different conditions
NİHAL YUMAK
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBİLAY ASLANTAŞ
- Kinetics and microstructural analysis of fatigue fracture progress in weld joints of duplex stainless steel grade 2205
2205 sınıfı dubleks paslanmaz çelik alaşımı kaynaklı birleştirmelerinde yorulma çatlağı ilerlemesinin kinetik ve iç yapı analizi
KORAY YURTIŞIK
Doktora
İngilizce
2013
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RIZA GÜRBÜZ
- Investigation of interacting multiple fatigue cracks propagation using two-dimensional boundary cracklet method
İki boyutlu sınır çatlak elemanı yöntemi (boundary cracklet method) kullanılarak etkileşimli çoklu yorulma çatlaklarının ilerlemesinin araştırılması
TALAL AHMED
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
Prof. Dr. ABDULKADİR YAVUZ
- Ağır ticari aracın dizel motoruna ait egzoz manifoldunun ısıl olarak incelenmesi
Thermal investigation of exhaust manifold for a heavy commercial vehicle diesel engine
BURAK YALÇINDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU