Elastik-plastik sıkı geçme elemanlarının analitik ve sonlu elemanlar modelleri ile mekanik davranışlarının incelenmesi /
Yazar: İLYAS BOZKURT
Danışman: YRD. DOÇ. ERAY ARSLAN
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, içi boş ya da içi dolu millerden oluşan, montaj aşamasında milin tamamıyla elastik davrandığı ancak göbek malzemesinin radyal doğrultuda üçte birinin plastikleştiği durum için sıkı geçmenin mekanik davranışını tarif eden analitik ve sayısal modeller geliştirilmiştir. Ardından, bu modeller ile elde edilen sayısal sonuçlar karşılaştırılmıştır.
İlk olarak, elastik mil ve elastik-plastik göbek elemanlarının deformasyon davranışlarını tarif eden analitik modeller geliştirilmiştir. Bu modeller geliştirilirken, Elastisite teorisi temel alınmıştır. Problemin bir düzlem gerilme durumunda olduğu ve küçük deformasyonlar durumu varsayılmıştır. Plastik davranış için Tresca akma kriteri ve ilgili akma kuralı kullanılmıştır. Bu çözüm aşamasında, farklı boyuttaki ve farklı malzemelerden üretilmiş mil ve göbek elemanları için, göbeğin üçte birinin plastikleşmesine sağlayacak yarıçap farkları tespit edilmiştir. Bu yarıçap farkları düşünülerek monte edilen elemanlarda oluşacak gerilmeler ve deformasyonlar hesaplanmıştır. Ayrıca yarıçap farkının arayüzey basıncına etkileri incelenmiştir.
İkinci aşamada, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak, ABAQUS programı yardımıyla, mil ve göbeğe ait elastik ve elastik-plastik davranışlar incelenmiştir. Bu yöntemde, plastikleşmenin von Mises akma kriterine göre ve ilgili akma kuralına bağlı olarak gerçekleştiği varsayılmıştır.
Sonuç olarak, analitik ve sayısal modeller kullanılarak içi boş ve içi dolu mil için elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Karşılaştırmalar yapılırken yarıçap farklarının ve malzeme kompozisyonlarının etkileri de göz önünde bulundurulmuştur. Yarıçap farklarının plastikleşmeye ve göbek iç basıncına etkileri her iki model yardımıyla incelenmiştir. İçi boş ve içi dolu mil-göbek için çelik-alüminyum, çelik-bakır, çelik-çelik, bakır-çelik ve alüminyum-çelik malzeme kompozisyonları kullanıldığında elde edilecek kritik sonuçlar sunulmuştur.

Abstract:
In this master thesis study, analytical and numerical models which describe mechanical behaviors of shrink fits consisting of solid or hollow shafts are developed for the case of totally elastic shaft and partially plastic hub during assembly. Then, the numerical results obtained with these models are compared.
Firstly, analytical models which describe the deformation behaviors of elastic shafts and elastic-plastic hub elements have been developed. These models are based on Elasticity Theory. Plane stress state and small deformations have been assumed. For the plastic behavior, Tresca yield criterion and corresponding flow rule are used. During this solution phase, interferences are determined to cause plasticization of one third of the hub for the shaft and hub produced for different dimensions and by different materials. As considering these interferences, the elastic and elastic-plastic stresses produced in the assembled elements are calculated.
In the second stage, by using the methods of Finite elements and with help of ABAQUS program, elastic and elastic-plastic behaviors which belong to shaft and hub are investigated. In this method, it has been assumed that the plasticization occurs according to von Mises yield criterion and corresponding flow rule.
As a result, numerical results which are obtained by analytical and numerical models are compared. The effects of interference and material compositions are taken into account during the comparisons. Effects of interference on plasticization and interface pressure are analyzed. The critical results which are obtained by the use of the compositions as steel-aluminum, steel-copper, steel-steel, copper-steel, and aluminum-steel are presented.