Charpy darbe testinin deneysel ve sayısal analizi

Abstract

Bu çalışmada, St37 çelik ve AA7075-T651 alüminyum numunesi üzerine Charpy darbe testi uygulayarakmalzemelerin darbe absorbe enerjileri incelenmiştir. Deliksiz ve ortasında farklı delik geometrilerine sahipdelikli numune modelleri kullanılmıştır. Deneysel prosedürde, numuneler 50x20x2 mm boyutlarındahazırlandıktan sonra dairesel delik etkisini inceleyebilmek için numune merkezine 9 mm çapında dairesel delikaçılmıştır. Deneyler üniversal Charpy darbe test cihazında, dairesel delikli ve deliksiz St37 çelik numuneleriçin üçer kez tekrar edilmiştir. Test cihazının vurucu kütlesi 6.784 kg olup kapasitesi 49.05 J dür. Sayısalçalışmada, ANSYS yazılımı ön işlemci olarak, LS-DYNA ise çözücü olarak kullanılmıştır. St37 çelik veAA7075-T651 alüminyum malzeme numunesi için, çözücüde Mat 15(Johson-Cook) malzeme modeli tercihedilmiştir. Vurucu ve mesnet modeli için Mat 20 (Rigid) malzeme modeli seçilmiştir.Enerji sönümleme mekanizması hem deneysel hem de sayısal yöntemlerle analiz edilerek, delikli ve deliksiznumuneler için karşılaştırılmıştır. Elde edilen verilere göre St37 çelik numuneler için deliksiz numunelerindarbe dirençleri, merkezinde 9 mm çapında dairesel delik bulunan numunelerle kıyaslandığında önemli birüstünlüğe sahip olduğu gözlemlenmiştir. Numune kesitinde sürekliliğin bozulmasıyla birlikte darbe sönümlemeenerjisinin deneysel olarak % 46.53 oranında düştüğü tespit edilmiştir. Numunelerin deneysel çalışmalarsonrasında ölçülen darbe absorbe enerjileri ile sonlu elemanlar metodu kullanılarak elde edilen sayısal analizsonuçları karşılaştırılarak grafikler halinde sunulmuştur. Çalışma sonucunda, sayısal ve deneysel yöntemlerleelde edilen sonuçlar arasındaki maksimum fark tüm numuneler için %4.62 olarak elde edilmiştir. Kullanılansayısal darbe test metodunun deneylere gerek kalmadan karmaşık ve farklı geometrilere sahip numuneler içinuygulanabilirliği ortaya çıkmıştır.