AISI 4140 çeliğinde yorulma çatlağı ilerlemesinin sistemin doğal frekansına etkisi
Effect of fatigue crack propagation on natural frequencies of system in AISI 4140 steel
Yazar: HABİBULLAH BİLGE
Danışman: DOÇ. DR. MURAT PAKDİL
Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, mühendislik uygulamalarında büyük bir öneme sahip olan kirişlerde yorulma çatlağı büyümesinin sistemin doğal frekansı üzerindeki etkisi çalışılmıştır. Çok geniş bir uygulama alanına sahip olan kirişler, mühendislik yapılarında sıklıkla temel yapı elemanı olarak kullanılmaktadırlar. Bu nedenle bu yapılarda oluşabilecek bir hasarın önceden tespit edilmesi, oluşabilecek yıkıcı hasarların önlenmesi açısından büyük önem arz etmektedir. Hasarların önceden tespit edilmesi konusunda da yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri, yapının titreşim analizidir. Dolayısıyla yapının doğal frekanslarındaki değişimlerin tespit edilmesi ve izlenmesi çok önemlidir. Bu noktadan hareketle çalışmada, 4140 çeliğinden üretilen kirişteki yorulma çatlağı büyümesinin kirişin doğal frekansı üzerindeki etkileri sayısal ve deneysel olarak incelenmiştir. 8x16x500 mm boyutlarındaki kirişe 3 mm uzunluğunda ve 0,25 mm genişliğinde tel erezyon ile bir çatlak açılmıştır. Daha sonra dinamik yorulma cihazında 10 Hz' de 3 nokta eğme testine tabi tutulmuş ve belirli aralıklarla kirişin doğal frekansları ölçülerek kirişin doğal frekanslarında meydana gelen değişiklikler ölçülmüştür. Bu veriler ile dinamik yüklemelere maruz kalan kirişte oluşan yorulma çatlağının, büyüme aşamasında tespit edilmesi ve boyutunun belirlenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem ile deneysel veriler elde edilmiştir. Deneysel veriler, kirişteki yorulma çatlağı büyümesi ile kirişin doğal frekansının azaldığını göstermiştir.

Abstract:
In this study, effect of fatigue crack growth on the natural frequency of the beam that having a great importance in engineering applications, was studied. Beams which have a very wide application areas, are often used as the basic structural member in engineering structures. Therefore, early detection of damage that may occur in these structures is of great importance for the prevention of devastating damage. In the early detection of damages, one of the most commonly used methods is the vibration analysis of the structure. Thus, the detection of the changes in the natural frequencies of structure and monitoring the natural frequencies' changes is very important. From this point, in this study, the effects of fatigue crack growth on the natural frequency of the beam that produced from 4140 steel, are investigated experimentally and numerically. The length and cross-sectional area of the beam are 500 mm and 8x16 mm2, respectively. 3 mm long and 0.25 mm wide crack was opened to the beam by using wire EDM. Then beam subjected to 3-point bending test with 10 Hz in dynamic fatigue device and measuring the natural frequency of the beam periodically changes that occurring in the natural frequency of the beam is measured. These data was used to detection and determine the size of the fatigue crack in the beginning of the crack propagation in  beams that subjected to dynamic loading. Experimental data showed that the natural frequency of the beam decreases corresponds to fatigue crack growth in the beam.