Oyuk korozyonunda çatlak oluşumu ve ilerlemesinin nümerik incelenmesi

Abstract

Birçok mühendislik uygulamasında oyuk korozyonuna sıklıkla rastlanmaktadır. Bu korozyon türü yapıda noktasal olarak meydana gelmektedir. Tüm yüzeyde olmadığından dolayı tespiti zordur ve farkedilmemesi durumunda oyuk zamanla büyüyerek ciddi hasarlara yol açabilmektedir. Oyuk korozyonu yüzeyde noktasal olarak başlar ve büyüyerek yapının derinlerine doğru ilerler. Korozyonun oluşturduğu oyuk, yapı üzerinde süreksizliğe neden olduğundan dolayı oyuğun bulunduğu noktalarda gerilme yığılmaları meydana gelir. Gerilme yığılmasının artması, tekrarlı yük altındaki yapının yorulma ömrünü düşürmekte ve aynı zamanda bu bölgeler muhtemel çatlaklar için başlangıç noktası olmaktadır. Bu çalışmada öncelikle, korozyon oyuğundaki derinlik değişiminin gerilme yığılma faktörüne ve yorulma ömrüne etkisi incelenmiştir. Deneysel ve nümerik sonuçlar birlikte kullanılmıştır. Deney malzemesi olarak 6082 alüminyum alaşımı kullanılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen WÖHLER eğrisi analizlerde çözüm için kullanılmıştır. İkinci adımda ise analizlere göre en yüksek gerilmenin oluştuğu noktadan çatlak başlatılmış ve çatlak ilerlemesi incelenmiştir. Gerilme yığılma faktörünün belirlenmesinde sonlu elemanlar yöntemi kullanılmış ve ANSYS 15.0 programından yararlanılmıştır. Çatlak ilerleme davranışını incelemek için ANSYS 15.0 ile oluşturulan model, FCPAS (Fracture Crack Propagation Analsys System) paket programı yardımı ile çözülmüştür. Çatlağın ilerleme davranışında önemli bir parametre olan gerilme şiddet faktörünün hesaplanmasının ardından bir sonraki çatlak adımı tahmin edilmiş ve analizler malzemenin kırılma tokluğuna erişene kadar devam ettirilmiştir.

Corrosion pits have been encountered in many engineering applications. This type of corrosion occurs just localised on surface. Determination of pitting corrosion is difficult because of the lack of sign on all surface. If the growth in pit is not realized, it can cause damage. Pitting corrosion initates on surface and goes deep into the material. Corosion pit causes discontinuity, leading to stress concentration. Fatigue life decreases because of increasing stress intencity factor. Crack initiates around corrosion pits. In this study; the effects of the change in pit depth on stress concentration factor and fatigue life are investigated. Results of experimental and finite element analysis are evaluated together. Aluminium 6082 alloy has been used in experimental study. S-N curve is derived from tests on sample and defined as material properities on software. Subsequently, crack initiate on corrosion pit wall and crack propagation are analized. In the determination of stress concentration factor, finite element analysis has been used by ANSYS 15.0 software. To investigate crack propagation; model generated by ANSYS 15.0 is solved by FCPAS (Fracture Crack Propagation Analsys System). After calculation of stress intencity factor which is an important parameter on crack propagation, next step of crack has been estimated. Crack propagation process is repeated until stress intesity factor reaches fracture tougness of material.