Metallerdeki çatlaklarınansys sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Cracks in metalsansys finite element method analysis
Yazar: KEMAL DANA
Danışman: PROF. DR. VEDAT SAVAŞ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Gerilme analizi = Stress analysis ; Metaller = Metals ; Onarım = Repair ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Çatlak analizi = Crack analysis

Özet:
Genelde ürün olarak adlandırdığımız makine, tesisat, cihaz veya bunların elemanlarında metal malzeme kullanılmaktadır. Mühendislik tasarımlarında metallerin yoğun bir şekilde kullanılması beraberinde birçok sorun yaratmıştır. Ortam sıcaklığı, malzeme tokluğu, tasarımdan kaynaklanan çeşitli hatalar, kaynak, artık gerilmeler ve yorulma gibi birçok faktör makine elemanlarında ve yapılarda çatlaklara neden olmaktadır. Bu sorun mühendislik tasarımlarında karşılaşılan en büyük sorunlardan bir tanesidir.
Bu çalışmada bir gemi güvertesine ait birkaç farklı kalınlıktaki yapısal çelik plaka üzerinde oluşan farklı çatlak modelleri üzerinde ilerleme analizi yapılmıştır. Bu amaçla Ansys Workbench sonlu elemanlar analizi yöntemi kullanılmıştır. Numunenin kalınlığına ve çatlak türüne göre farklı kombinasyonlarda yükler uygulanmıştır. Seçilen numunenin üzerindeki belirlenen çentiğin köşelerindeki gerilme yoğunluk faktörü ile maksimum çekme mukavemetini, J integrali sayısı ile kırılmaya karşı direncini, deformasyon sayısı ile çentiğin uzama miktarı, von-mises gerilmelerine bakarak numune üzerinde plastik deformasyonun oluşup oluşmadığı detaylı olarak Ansys Workbench sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Yapılan çalışmalara ait şekil ve grafikler detaylı olarak sunulmuştur. Metal güverte plakasında bulunan çatlak büyümeden güverteye zarar gelmeden mevcut çatlak onarım tekniklerinden yararlanarak numunede iyileşme tavsiyeleri verilmiştir.

Abstract:
Metal materials are used in machines, installations, devices or their elements, which we generally call products. The intensive use of metals in engineering designs has created many problems. Many factors such as ambient temperature, material toughness, various design errors, welding, residual stresses and fatigue cause cracks in machine elements and structures. This problem is one of the biggest problems encountered in engineering designs.In this study, propagation analysis was performed on different crack patterns formed on several different thickness structural steel plates belonging to a ship deck. For this purpose, Ansys Workbench finite element analysis method was used. Different combinations of loads were applied according to the thickness of the sample and the type of crack. The maximum tensile strength with the stress intensity factor at the corners of the determined notch on the selected sample, the resistance to breakage with the number of J integrals, the elongation amount of the notch with the number of deformations, the von-mises stresses and whether plastic deformation occurs on the sample were examined in detail with the Ansys Workbench finite element method. Figures and graphics of the studies carried out are presented in detail. Recommendations for healing are given on the sample, using existing crack repair techniques, without damaging the deck from crack growth in the metal deck plate.