Kırılma ve çatlak ilerleme problemlerinin üç boyutta düzensiz bölüntülü modellerle uygulamalı olarak çözümü

Abstract

Mühendislik sistemlerinin projelendirilmesinde, imalatında veya kullanımında çalışan mühendisler zaman zaman dizayn ettikleri, ürettikleri veya kullandıkları sistemlerin kırıldıklarına ve bu şekilde hasara uğradıklarına tanık olabilirler. Mühendislik yapılarını çatlak ve çatlak benzeri oluşumlardan arındırmak mümkün değildir. Öte yandan enerji ve malzeme tasarrufu konusunda artan talepler de bu yapıların daha düşük emniyet katsayıları ile çalışmasını dikte etmektedir. Böylece yapıların çatlakları tolere etme özellikleri ve bunun doğru bir şekilde sayısal olarak ortaya konabilmesi artan bir şekilde önem kazanmaktadır.Bu çalışmada, 108M283 numaralı TÜBİTAK destekli araştırma projesi kapsamında üç boyutlu kırılma ve çatlak ilerleme analiz programı olan FCPAS (Fracture and Crack Propagation Analysis System) ara yüzü geliştirilmiş, ANSYS programında otomatikleştirilmiş makrolar ile birlikte FCPAS ara yüzü kullanılarak üç boyutlu silindir ve plaka modelleri için kırılma ve çatlak ilerleme analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kırılma ve çatlak ilerleme analizlerinde temel parametre olarak ise, çatlak ucu boyunca zenginleştirilmiş sonlu elemanlar metodu ile elde edilen ve K sembolü ile gösterilen gerilme şiddet faktörü alınmıştır.

In this study, FCPAS, a graphical user interface (GUI) for three dimensional fracture and crack propagation analysis system is developed. Fracture and crack propagation analyses are done in plates and cylinders by using FCPAS. Different types of loads are employed for fracture models.The main parameter computed is the stress intensity factor. This parameter is calculated along the crack front. The stress intensity factors are calculated by using enriched finite elements.