Çentikli parçaların yorulma ömürlerinin saptanmasında kullanılan yöntemlerin deneysel tahkiki
Experimental investigation of methods used in determining the fatigue lives of notched members
Yazar: AHMET DOĞRUSADIK
Danışman: PROF. DR. İ. BARLAS ERYÜREK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Yorulma = Fatigue ; Yorulma analizi = Fatigue analysis ; Yorulma ömrü = Fatigue life ; Çentik = Notch

Özet:
Yorulma ömür hesaplamalarında kullanılmakta olan üç temel yaklaşım vardır. Bunlar; gerilme ? ömür yaklaşımı, birim şekil değişimi ? ömür yaklaşımı ve kırılma mekaniği yaklaşımıdır. Eğer çentik etkisi için gerekli düzenlemeler yapılırsa, bu yaklaşımlar çentikli parçalar için yorulma ömür hesaplamalarının gerçekleştirilmesinde kullanılabilir. Bu çalışmada, hem çentik etkisi ve hem de ortalama gerilme etkisi göz önünde bulundurularak, yorulma ömür hesaplama yaklaşımları tanıtılmıştır. Toplam hasar ömrü için hesaplama öneren gerilme ? ömür yaklaşımında, çentik etkisi için, çeşitli yöntemler açıklanmıştır. Ortalama gerilme etkisi için birçok denklem önerilmiş, deneysel çalışmada ise Goodman denklemi kullanılmıştır. Sadece çatlak çekirdeklenme evresi için tahminler sağlayan birim şekil değişimi ? ömür yaklaşımında, çentik ucundaki gerilme ve birim şekil değişimi değerlerini hesap etmede yaklaşık sonuçlar veren Neuber kuralı kullanılmıştır. Birim şekil değişimi ? ömür yaklaşımında, ortalama gerilme etkisi için Coffin ? Manson denklemi üzerinde çeşitli düzenlemeler yapılarak elde edilen üç farklı model kullanılmıştır. Bunlar; Morrow, Manson ? Halford ve Smith ? Watson ? Topper modelleridir. Sadece çatlak ilerleme evresi için tahminler sağlayan kırılma mekaniği yaklaşımında, çentik ucundan başlayan çatlak için önerilen bir model kullanılmıştır. Gerilme oranı etkisi için Walker denklemi kullanılmıştır. Hangi yaklaşımın daha iyi sonuçlar verdiğini belirlemek amacıyla, çentikli bir parça için her bir yaklaşıma göre yorulma ömür hesaplamaları yapılmış ve elde edilen ömür değerleri deneysel çalışmayla karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler ışığında, her bir yöntemin farklı ömür aralıklarında deney sonuçlarıyla daha iyi uyum sağladığı anlaşılmaktadır.

Abstract:
There are three main approaches in fatigue life calculations. These are stress ? life approach, strain ? life approach and fracture mechanics approach. These approaches can be used to realize fatigue life calculations for notched members, if necessary modifications are performed for the notch effect. In this study, fatigue life calculation approaches are introduced by taking into account both the notch effect and mean stress effect. In the stress ? life approach which considers total failure life, various methods are introduced for the notch effect. Many equations have been proposed for mean stress effect, Goodman equation has been used in the experimental work. In the strain ? life approach which only provides estimations for the crack initiation phase, Neuber Rule has been used which provides approximate results in calculating notch root stresses and strains. In the strain ? life approach, three different models which are derived by making modifications on Coffin ? Manson equation have been used for the mean stress effect. These are Morrow, Manson ? Halford and Smith ? Watson ? Topper models. In the fracture mechanics approach which only provides estimations for the crack propagation phase, a model for crack emanating from the notch root has been used. Walker equation has been used for stress ratio effect. Fatigue life calculations have been performed according to each approach for a notched member and the life values compared to the experimental work to state that which approach provides a better result. It turns out from the study that each method conforms experimental results in the different life ranges.