Karışık tipte yükleme altındaki malzemelerde çatlak ucundaki plastik bölgenin belirlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MUSTAFA ARSLAN
Danışman: Mehmet Nurullah Balci
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Çatlaklar malzeme içinde veya yüzeyinde bulunabilen malzeme devasızlıklarıdır. Çatlaklar yapıların üretim süreçlerinde veya servis ömürleri sırasında ortaya çıkabilir ve yapıların dayanımlarını önemli ölçüde düşürürler. Ek olarak, mevcut çatlaklar malzeme içerisinde ilerleyerek yapının tamamen kırılmasına sebep olabilir. Bu yüzden, malzemelerdeki kırılma ve çatlak davranışlarını öngörmek, operasyonları güvenli ve ekonomik olarak sürdürmek için oldukça önemlidir. Kırılma ve çatlak ilerlemesi konuları günümüzde havacılık, otomotiv, gemi inşaatı ve demiryolu başta olmak üzere birçok endüstriyel alanda önem arz etmektedir. Bu çalışmada, karışık tipte yükleme altındaki malzemelerde çatlak ucundaki plastik bölge belirlenmiştir. Çalışmanın sonucu olarak, çatlak ucundaki plastik bölgeyi belirleyen analitik denklemler oluşturulmuştur. Oluşturulan denklemler Lineer Elastik Kırılma Mekaniği yaklaşımı baz alınarak türetilmiştir. Bu analitik denklemler hem izotropik hem de anizotropik malzemeler için uygulanabilir olan Hill-48 Akma Kriteri kullanılarak elde edilmiştir. Hill-48 akma kriteri malzemelerdeki anizotropiyi de hesaba kattığı için; çalışma sonucunda elde edilen denklemler hem izotropik hem de anizotropik malzemeler için uygulanabilir. Bu sayede malzeme anizotropisinin çatlak ucundaki plastik bölgeye olan etkisi incelenebilmektedir. Denklemler sayesinde plastik bölgenin şekli, büyüklüğü ve alanı belirlenebilir. Elde edilen bu çıktılar çatlak ilerleme yönü ve çatlak ilerleme uzunluğu hakkında öngörü sağlayabilir. Bahsedilen çıktı ve öngörüleri hesaplamak amacıyla, bilgisayar kodları hazırlanmıştır. Çalışmanın sonucu olarak, her tekil mod için (Mod I, Mod II, Mod III) ve karışık yükleme modu (Mod I + Mod II) için analitik denklemler türetilmiştir. Ayrıca, uygun olan yüklemeler için; düzlem gerilmesi ve düzlem gerinmesi durumları denklemleri de oluşturulmuştur. Sonuç olarak, plastik bölgeyi belirleyen 7 adet denklem ortaya konulmuştur. Plastik bölgeler çeşitli yükleme durumları ve çeşitli malzeme özellikleri için elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve yükleme koşulları ile malzeme anizotropisinin plastik bölge şekli üzerindeki etkisi incelenmiştir. Birkaç adet sonlu elemanlar metodu analizi yapılmış olup elde edilen sonuçlar analitik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.