Eksenel bası yükü altındaki kirişlerin doğrusal olmayan burkulma analizi
Non-linear buckling analysis of axially loaded beams
Yazar: KEMAL BAHADIR POTUK
Danışman: DOÇ. DR. EZGİ GÜNAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kolon-kiriş yapılar mühendislik alanında yapılan yapısal analizlere taban teşkil eden ve günümüzde en çok incelenen konulardan birisidir. Eksenel ve yanal yüklemeler altındaki kolon-kiriş yapıların burkulma davranışları, seçilen kesit geometrisine, kolon-kirişin narinlik oranına ve kullanılan malzemeye bağlı olarak değişiklik göstermektedir. Yapılan bu tez çalışmasında, ilk olarak sonlu elemanlar metodu ile kolon-kirişlerin burkulma analizleri doğrusal analiz yöntemleri ile çözülerek sonuçlar kaynakça ile karşılaştırılmıştır. İkinci aşamada ise Alüminyum 6061 alaşımlı, dairesel kesitli kısa ve uzun çubukların burkulma deneyleri yapılarak deforme olmuş şekilleri ile beraber gerilme-gerinim grafikleri elde edilmiştir. Üçüncü aşama olarak deneylerden elde edilen farklı gerinim hızlarının gerilme dağılımına etkisini tespit edebilmek için deneyler yapılmış ve malzemenin gerinim hızının plastik deformasyona bağlılığını gösteren ifade elde edilmiştir. Nümerik çalışmalarda ANSYS WORKBENCH programı kullanılmış ve kirişler narinlik oranlarına göre iki grupta toplanarak incelenmiştir. Birincisi, ince cidarlı kiriş (narinlik oranı: h/l=1/200), ikincisi ise kalın cidarlı (narinlik oranı: h/l=1/10) kiriş yapılardır. Kolon-kirişlere ait kesit geometrisi faktörünün ve narinlik oranının,  kritik burkulma yüküne olan etkileri doğrusal olmayan çözümleme ile elde edilmiştir. Ayrıca burkulma analizlerinde uygulanan eleman ağı tipi ve üzerindeki eleman sayısının değişiminin, çözümlemeler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Kiriş kesitleri üzerinden uygulanan net basınç yükü şeklin ağırlık merkezinden geçecek şekilde uygulanmıştır. Aynı problemlerin çözümlemeleri iki değişik modelleme (basitleştirilmiş çubuk modeli ve katı model) tipi kullanılarak yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Elde edilen nümerik ve analitik yöntem sonuçları karşılaştırılmalı olarak tablo ve grafikler aracılığıyla sunulmaktadır.

Abstract:
Column-beam structures are one of the most studied subjects that form the basis of structural analysis in engineering. The buckling behavior of the column-beam structures under axial and lateral loads varies depending on the selected section geometry, the slenderness ratio and the material used. In this thesis, firstly, the buckling analysis of column-beams by using finite element method was solved by linear analysis methods and the results were compared with the literature. In the second stage, the stress and strain graphs of the aluminum 6061 alloy, short and long rods with circular cross-sections were obtained together with the deformed shapes. Experiments were performed in order to determine the effect of the different strain rates obtained from the experiments on the stress distribution and the expression showing the dependence of the strain rate of the material on plastic deformation of the material was obtained. ANSYS WORKBENCH was used in the numerical studies and the beams were collected in two groups according to their slenderness ratios. The first one is the thin-walled beam (the ratio of the slenderness: h/L = 1/200), the second is the thick-walled (the ratio of the slenderness: h/L = 1/10). The effects of the section's geometry factor and the slenderness ratio of the columns on the critical buckling load were obtained by nonlinear analysis. Also, the effects of the mesh and the number of elements on the nonlinear analysis are investigated. The net pressure load applied over the beam sections in such a way that the load direction passes through the center of gravity of the cross section. The solution of the same problems was made by using two different modeling types (solid model and simplified bar model) and the results were compared. The obtained numerical results and analytical method results are presented in comparison with tables and graphs.