Yapılarda Yorulma Hasarı Nasıl Hesaplanır ?

Zamanla değişen veya değişken çevrimli yüklemeler ile oluşan hasarların hesaplanmasında Miner yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntem temel olarak lineer hasar birikim modelidir ve bu modelde hasar hesabını gerçekleştirmek için SN-eğrisi ve yükleme zaman verisi, girdi olarak kullanılmaktadır.

Hesaplanan hasar değeri “1” olduğunda, yapıda hasar meydana gelmiş demektedir. Yapıdaki hasarın tanımı, farklı olabilir. Ancak yorulma kapsamında bu, yapı yüzeyinde çatlak başlamış olduğu anlamına gelmektedir.

Eğer metal bir test numunesi üzerine sabit genlikte, çevrimli bir gerilme uygulansaydı, belli bir çevrim sayısından sonra numune hasara uğrayacaktı, yani yapı yüzeyinde bir çatlak meydana gelecekti. Gerilme, uygulanan kuvvetin (F) alana (A) bölünmesi ile tanımlanır veya F/A olarak da ifade edilebilir.

sekil1

Bu test, farklı gerilme genliklerinde tekrar edilerek, malzemeye ait SN eğrisi oluşturulabilir. Örnek olarak, SN-eğrisinin görüntüsü genel olarak aşağıdaki gibidir:

SN-Eğrisi: Çevrimli Gerilme Seviyesi - Hasar Oluşana Kadarki Çevrim Sayısı
SN-Eğrisi: Çevrimli Gerilme Seviyesi – Hasar Oluşana Kadarki Çevrim Sayısı

SN eğrileri, sabit genlikte yüklemeler uygulayabilen test cihazları ile oluşturulmaktadır. Bu yüklemeler, eksenel, burulma, eğilme vb. şeklinde olabilmektedir. Test sırasında farklı gerilme genlik seviyeleri kullanılır ve numunenin hasara uğrayana kadarki çevrim sayısı kaydedilir.

Test numuneleri için kullanılan eksenel test cihazı
Test numuneleri için kullanılan eksenel test cihazı

Hasar Birikimi

Bir yapı, gerilme çevrimlerine maruz kaldığında, Miner yöntemi şu şekilde işlemektedir:

sekil4

Soldaki grafikte, yükleme zaman içeriği bulunmaktadır. SN-eğrisi ortadaki grafikte gösterilmektedir ve hasar hesap sonuçları sağ tarafta tutulmaktadır.

sekil5

Yukarıdaki durumda, parçaya belli bir genlikte 2 adet çevrim uygulanmaktadır. Bu genlik için parça, 6 çevrim sonunda hasara uğrayacaktır. Uygulanan 2 çevrim 6 çevrime bölündüğünde, hasar birikimi 0.33 olarak elde edilir. Yani yapı, kullanım ömrünün yaklaşık olarak üçte birini tamamlamış demektir.

sekil6

Yapı üzerine daha yüksek genlikte iki çevrim daha uygulanmıştır. SN-eğrisinden görüleceği üzere, uygulanan bu daha yüksek genlik, yapıyı 4 çevrim sonunda hasara uğratacaktır. Uygulanan bu iki çevrim 4 çevrime bölündüğünde, ek olarak 0.5 hasar birikimi daha meydana gelir. Yapı üzerinde toplam biriken hasar son halde 0.83 olacaktır. Sonuç olarak “Miner yöntemi”ne göre yapıda herhangi bir hasar meydana gelmemiştir.

sekil7

Son olarak, yüksek genliğe sahip yüklemeden bir kez daha yapı üzerine uygulanmıştır. Bu yükleme sonunda biriken hasar 1.08 olacaktır. Yani yapı üzerinde hasar meydana gelmiştir.

Tarihçe

İlk olarak 1924 senesinde A. Palmgren tarafından ileri sürülmüş olan bu yöntemi, 1945 senesinde M. A. Miner bilinir hale getirmiştir. Bu yüzden bu yöntem, Miner yöntemi veya Palmgren-Miner lineer hasar kuramı olarak anılır.

Miner yöntemindeki kısıtlar

Miner yöntemi, çevrimli yüklemelerin uygulanış sırasını veya dizilimini hesaba katmamaktadır. Örnek olarak, eğer yüklemeler plastik bölgede uygulanıyorsa, yorulma dayanımı bu yükleme şeklinden etkilenmez.

sekil8

SIEMENS LMS Tecware yazılımı, yapıların yorulma ömrünün hassas bir şekilde hesaplanmasına ve dayanım hesaplamaları için oldukça kapsamlı veri işleme yöntemlerini kullanarak yapıların yorulma performansının optimize edilmesinde kullanıcıya yardımcı olmaktadır.

Proje hizmetlerimiz hakkında detaylı bilgi için DTA Mühendislik Test & Ölçüm bölümüyle iletişime geçebilirsiniz.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *