Kaynaklı bağlantıların sonlu elemanlar analizlerinde konvansiyonel metotların karşılaştırılması ve yeni yaklaşımların geliştirilmesi
Yükleniyor...
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Kaynaklı bağlantılar birçok endüstriyel ürünlerde kullanılmakta olup statik ve dinamik zorlanmalara karşı değerlendirmeler, yapının ve can güvenliği açısından önem arz etmektedir. Dinamik zorlama durumunda sonlu elemanlar metodu analizlerinde kaynaklı bağlantıların gerilme-zaman düzleminde doğru gerilme ve doğal frekans değerlerinin tespiti, gerilme konsantrasyonları, yorulma ömür tahmini ve modellenmesi, genel yapı emniyeti ve güvenilirlik açısından oldukça önemlidir. Bu tez kapsamında 80 adet yorulma testi gerçekleştirilerek, malzeme, sonlu elemanlar modelleme teknikleri, kaynak sonrası gerçekleştirilen yüksek frekansla dövme, taşlama işlemlerinin etkileri karşılaştırılmış olup her değişken için yeni S-N eğrileri tespit edilmiştir. Ultra yüksek mukavemetli çelik olan S960 ve S1100 malzemelerde yorulma testleri gerçekleştirilmiş olup sonlu elemanlar analizlerinde farklı katı ve kabuk modellemelerde S-N eğrileri önerilmiştir. Çift T kaynak bağlantılı yapıda gerçekleştirilen çalışmalarda çalışma neticesinde her parametreye göre farklı FAT değerleri tespit edilmiştir. Ayrıca T köşe kaynaklı bağlantıda 13 farklı kaynak parametresi ile 39 adet modal test gerçekleştirilmiş olup farklı parametrelerin doğal frekansa etkileri karşılaştırılmıştır. Doğal frekans ve yorulma testlerindeki tüm numuneler lazer tarayıcı ile numuneler taranmış olup sonlu elemanlarda analizleri gerçekleştirilmiştir. Gerilme konsantrasyon değerlerinin farklı geometrilerdeki etkilerini incelemek için ise latin hiperküp metodu ile hazırlanan yazılım vasıtası ile dağıtılan verilerin analizleri gerçekleştirilip sonuçları yapay sinir ağıyla eğitilmiş ve yeni parametrik denklemler literatürdeki çalışmalar ile karşılaştırılmış ve önerilmiştir. Yorulma çalışmaları neticesinde, önerilen FAT 36 sınıfından daha yüksek değerlerde FAT değerleri tespit edilmiştir. Kaynak sonrası yapılan işlemlerin ise FAT sınıfını olumlu yönde etkilediği tespit edilmiştir.
Welded joints are used in many industrial products and evaluations against static and dynamic stresses are important for the safety of the structure and life. In the case of dynamic stress, determination of correct stress and natural frequency values, stress concentrations, fatigue life estimation and modeling of welded joints in the stress-time plane in finite element method analyses are quite important in terms of general structural safety and reliability. Within the scope of this thesis, 80 fatigue tests were performed and the effects of materials, finite element modeling techniques, high frequency forging and grinding processes performed after welding were compared and new S-N curves were determined for each variable. Fatigue tests were performed on S960 and S1100 materials, which are ultra-high strength steels, and S-N curves were proposed in different solid and shell models in finite element analyses. In the studies carried out on the double T welded joint structure, different FAT values were determined according to each parameter as a result of the study. In addition, 39 modal tests were performed with 13 different welding parameters in the T corner welded joint and the effects of different parameters on natural frequency were compared. All samples in natural frequency and fatigue tests were scanned with a laser scanner and their analyses were performed in finite elements. In order to examine the effects of stress concentration values on different geometries, the data distributed by means of the software prepared with the Latin hypercube method were analyzed and the results were trained with an artificial neural network and new parametric equations were compared with studies in the literature and proposed. As a result of fatigue studies, FAT values higher than the recommended FAT 36 class were determined. It was determined that the processes performed after welding positively affected the FAT class.
Welded joints are used in many industrial products and evaluations against static and dynamic stresses are important for the safety of the structure and life. In the case of dynamic stress, determination of correct stress and natural frequency values, stress concentrations, fatigue life estimation and modeling of welded joints in the stress-time plane in finite element method analyses are quite important in terms of general structural safety and reliability. Within the scope of this thesis, 80 fatigue tests were performed and the effects of materials, finite element modeling techniques, high frequency forging and grinding processes performed after welding were compared and new S-N curves were determined for each variable. Fatigue tests were performed on S960 and S1100 materials, which are ultra-high strength steels, and S-N curves were proposed in different solid and shell models in finite element analyses. In the studies carried out on the double T welded joint structure, different FAT values were determined according to each parameter as a result of the study. In addition, 39 modal tests were performed with 13 different welding parameters in the T corner welded joint and the effects of different parameters on natural frequency were compared. All samples in natural frequency and fatigue tests were scanned with a laser scanner and their analyses were performed in finite elements. In order to examine the effects of stress concentration values on different geometries, the data distributed by means of the software prepared with the Latin hypercube method were analyzed and the results were trained with an artificial neural network and new parametric equations were compared with studies in the literature and proposed. As a result of fatigue studies, FAT values higher than the recommended FAT 36 class were determined. It was determined that the processes performed after welding positively affected the FAT class.
Açıklama
Doktora Tezi
Anahtar Kelimeler
Doğal Frekans, Gerilme Konsantrasyon, Kaynaklı Bağlantılar, Sonlu Elemanlar Analizi, Yorulma Ömür Tahmini, Natural Frequency, Stress Concentration, Welded Joints, Finite Element Analysis, Fatigue Life Estimation
Kaynak
WoS Q Değeri
Scopus Q Değeri
Cilt
Sayı
Künye
Özden, O. B. (2025). Kaynaklı bağlantıların sonlu elemanlar analizlerinde konvansiyonel metotların karşılaştırılması ve yeni yaklaşımların geliştirilmesi. (Yayımlanmamış doktora tezi). Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Konya.
