Karışık tipte yükleme altındaki malzemelerde çatlak ucundaki plastik bölgenin belirlenmesi
Determination of the plastic zone at the crack tip in materials under mixed type loading
- Tez No: 948597
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET NURULLAH BALCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Çatlaklar malzeme içinde veya yüzeyinde bulunabilen malzeme devasızlıklarıdır. Çatlaklar yapıların üretim süreçlerinde veya servis ömürleri sırasında ortaya çıkabilir ve yapıların dayanımlarını önemli ölçüde düşürürler. Ek olarak, mevcut çatlaklar malzeme içerisinde ilerleyerek yapının tamamen kırılmasına sebep olabilir. Bu yüzden, malzemelerdeki kırılma ve çatlak davranışlarını öngörmek, operasyonları güvenli ve ekonomik olarak sürdürmek için oldukça önemlidir. Kırılma ve çatlak ilerlemesi konuları günümüzde havacılık, otomotiv, gemi inşaatı ve demiryolu başta olmak üzere birçok endüstriyel alanda önem arz etmektedir. Bu çalışmada, karışık tipte yükleme altındaki malzemelerde çatlak ucundaki plastik bölge belirlenmiştir. Çalışmanın sonucu olarak, çatlak ucundaki plastik bölgeyi belirleyen analitik denklemler oluşturulmuştur. Oluşturulan denklemler Lineer Elastik Kırılma Mekaniği yaklaşımı baz alınarak türetilmiştir. Bu analitik denklemler hem izotropik hem de anizotropik malzemeler için uygulanabilir olan Hill-48 Akma Kriteri kullanılarak elde edilmiştir. Hill-48 akma kriteri malzemelerdeki anizotropiyi de hesaba kattığı için; çalışma sonucunda elde edilen denklemler hem izotropik hem de anizotropik malzemeler için uygulanabilir. Bu sayede malzeme anizotropisinin çatlak ucundaki plastik bölgeye olan etkisi incelenebilmektedir. Denklemler sayesinde plastik bölgenin şekli, büyüklüğü ve alanı belirlenebilir. Elde edilen bu çıktılar çatlak ilerleme yönü ve çatlak ilerleme uzunluğu hakkında öngörü sağlayabilir. Bahsedilen çıktı ve öngörüleri hesaplamak amacıyla, bilgisayar kodları hazırlanmıştır. Çalışmanın sonucu olarak, her tekil mod için (Mod I, Mod II, Mod III) ve karışık yükleme modu (Mod I + Mod II) için analitik denklemler türetilmiştir. Ayrıca, uygun olan yüklemeler için; düzlem gerilmesi ve düzlem gerinmesi durumları denklemleri de oluşturulmuştur. Sonuç olarak, plastik bölgeyi belirleyen 7 adet denklem ortaya konulmuştur. Plastik bölgeler çeşitli yükleme durumları ve çeşitli malzeme özellikleri için elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve yükleme koşulları ile malzeme anizotropisinin plastik bölge şekli üzerindeki etkisi incelenmiştir. Birkaç adet sonlu elemanlar metodu analizi yapılmış olup elde edilen sonuçlar analitik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Cracks are material discontinuities that may exist inside or on the surface of the materials. Cracks may form during the production processes or service life of the structures, and they reduce the strength of the structure dramatically. Furthermore, existing cracks in the structure may propagate through the material and they may cause the complete fracture of the structure. Thus, it is essential to predict fracture and crack growth behavior on the materials, in order to maintain a safe and economical operation. Fracture and crack growth are significant subjects in many industries, particularly in aerospace, automotive, marine and railway. In this study, plastic zone around the crack tip in materials under mixed mode loading is determined. As a result of the study, analytic equations that determine the plastic zone around the crack tip are presented. Presented equations are derived based on the concept of Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM). These analytic equations are developed by Hill-48 yield criterion, which is applicable to both isotropic and anisotropic materials. Since Hill-48 Yield Criteria considers the anisotropy of the materials; the analytic equations that developed in this study are applicable to both isotropic and anisotropic materials. In this way, material anisotropy influence on crack tip plastic zone can be examined. Through the equations, plastic zone shape, size and area can be determined. Obtained outputs may provide estimation about the crack growth direction and crack growth length. In order to obtain the mentioned outputs and estimations, computer codes are prepared. As a result of the study, analytic equations for each individual mode (Mode I, Mode II, Mode III) and mixed mode loading (Mode I + Mode II) are derived. Furthermore, for applicable loading conditions, equations for plane stress and plane strain states are obtained. Consequently, seven analytic equations that determine the plastic zone are presented. Plastic zones are determined for various loading conditions and various material properties. Obtained results are compared; and the influence of loading conditions and material anisotropy on plastic zone shape is examined. Several finite element analyses are performed and obtained results are compared with analytical results.
Benzer Tezler
- Yüzen bir yapının karışık deniz şartlarında hidroelastik analizi
Hydroelastic anaylsis of a floating structure in irregular waves
SALİM TAMER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BAHADIR UĞURLU
- A modelling study on the lateral load capacity of steel-fiber concrete piles
Çelik lifli beton kazık temellerin yatak yük altındaki davranışlarının modelleme yöntemiyle incelenmesi
CİHAN TAYLAN AKDAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜRKAN ÖZDEN
- Asma köprülerin ve eğik askılı köprülerin yapısal elemanlarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
AHMET TÜRKER
- Takviyeli plakların karışık sonlu elemanlar metodu ile çözümü
Başlık çevirisi yok
M.SERDAR SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. YALÇIN AKÖZ
- Önemli zeytin (Olea europaea L.) çeşitlerinin izoenzim polimorfizmleri ve genetik özellikleri
Isoenzyme polymorphisms and genetic characteristics of important olive (Olea europaea L.) cultivars and types
SEVDA DÜLGER
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
ZiraatÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MURAT ŞEKER