YORULMA, ÇATLAK İLERLEMESİ VE ÇATLAK DAVRANIŞININ NÜMERİK ANALİZİ

Abstract

Bu çalışmada yorulma çatlak ilerlemesi sayısal bir çözüm metodu olan sonlu elemanlar metodu ile modellenmiştir. Özellikle sünek malzemelerde lineer kırılma mekaniği çözümleri yetersiz kalmaktadır. Elasto-plastik yaklaşımlar ise çok karmaşık analitik çözümler gerektirmektedir. Sayısal metotlardan biri olan sonlu elemanlar metodu kullanılarak elosto- plastik yaklaşım çatlak ilerlemesi sırasında çatlak ucunda meydana gelen gerilmeler ve yer değiştirmeler incelenmiştir. Sonlu elemanlar ile çözüm amacıyla ANSYS paket programı kullanılmıştır. AISI 1070 ve 304 çelikleri için, merkez çatlaklı (CCT) numuneler üzerinde çalışıldı. Çatlak ilerlemesi sırasında, çatlak ucu civarındaki gerilme dağılımları gözlendi. Çatlak ucundaki gerilmenin mertebesi belli bir çevrim sayısına kadar uygulanan çevrim sayısı ile artış göstermiş daha sonra sabit kalmıştır. Bu durum malzemenin pekleşmesi ile yorumlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Kırılma mekaniği. Yorulma, Sonlu Elemanlar, Çatlak kapanması, ANSYS.

In this study, fatigue crack propagation is simulated by using one of the numerical analysis methods, finite element method. Linear fracture mechanics approach is not sufficient for ductile solids. However, elastic-plastic fracture mechanics approach require much more complicated mathematical models and most of the time the solution of them are too difficult. Therefore, the finite element method is applied for a case of fatigue crack propagation and stress analyses at the end of the crack are studied. ANSYS package program is used for the finite element solution. Fatigue crack propagation is applied to the CCT specimens made from AISI 1070 and 304 stainless steel. Stress and strain distributions are observed around the crack tip. At the beginning, stress level increases with increasing applied cycle number and then it reaches a steady state level. This behavior is attributed to the work hardining of the materials. Key Words: Fracture mechanics, fatigue, finite element, crack closure, finite element and ANSYS.