Makine ve yapı elemanlarında üç boyutlu mod-I çatlak ilerleme problemlerinin FCPAS ile analizleri

Mühendislik yapılarında görülen bazı çatlakların davranışı, iki boyutlu modelleme ve analiz teknikleri ile tahmin edilebilir olmakla beraber, çoğu çatlak üç boyutlu olup yüzey, köşe veya gömülü çatlak şeklinde görülmektedir. Ayrıca, bazı üç boyutlu mühendislik yapılarındaki çatlak problemlerinde, parçanın yorulmalı çatlak ömrü, tüm ömrünün önemli bir kısmını da teşkil edebilmektedir. Bunlara ek olarak, bazı üç boyutlu çatlak ilerleme problemleri düzlemsel olmayan yüzeylerde de bulunabilmektedir. Birçok düzlemsel yorulmalı çatlak ilerleme problemi, çatlak ilerlemesinde etkin faktör olarak mod-I gerilme şiddeti faktörü ile değerlendirilmektedir. Bu tezde, gerçek geometriler üzerinde endüstri ve uygulamada karşılaşılan bazı üç boyutlu mod-I çatlak ilerleme problemlerinin analizleri sunulmaktadır. Bu analizlerde, detayları gelecek bölümlerde verilen mod-I yorulmalı çatlak ilerleme analiz prosedürü uygulanmakta ve elde edilen sonuçlar literatürdeki veriler ile doğrulanmaktadır. Çatlak ucu gerilme şiddet faktörü dağılımı zenginleştirilmiş sonlu elemanlar ile hesaplanmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, daha önce FCPAS (Fracture and Crack Propagation Analysis System) içerisinde geliştirilerek plaka ve silindir gibi geometrilere uygulanmış olan analiz prosedürünü pratikte görülen ve daha karmaşık şartları içeren enerji, ulaştırma ve havacılık alanlarındaki diğer mod-I çatlak ilerleme problemlerine uygulamak ve FCPAS kabiliyetlerinin pratikte görülen problemelerle de sağlamasını yapmaktır. Bu kapsamda beş adet uygulama yapılmıştır; 1) UIC 60 ray profilinde yorulma çatlak ilerlemesi, 2) Bir enerji santralindeki tübüler yapıda yorulma çatlak ilerlemesi, 3) Helikopter taşıyıcı çerçeve üzerinde yorulma çatlak ilerlemesi, 4) Bir türbin kanat modelinde yorulma çatlak ilerlemesi, 5) Havşalı delikli plakada yorulma çatlak ilerlemesi. Analizlerden elde edilen sonuçlar, literatürde bulunan sonuçlarla karşılaştırıldığında sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Bu sayede, adı geçen teknoloji alanlarında görülen mod-I yorulmalı çatlak ilerleme problemlerinin bu tezde sunulan ve uygulanan yöntemle analiz edilerek ömürlerinin hesaplanabileceği gösterilmiştir.