Analysis of fracture mechanics via finite elements and artificial intelligence

Abstract

Bu tezde, Lineer Elastik Kırılma Mekanii (LEKM) problemleri için Gerilme iddet Faktörü(GF) ve Elasto-Plastik Kırılma Mekanii (EPKM) problemleri için ise J-integralparametrelerinin doru bir ekilde hesap edilebilmesi ve deerlendirilmesi için bir sonlueleman analizi yapılmıtır. Bu parametreler arasındaki direk ilikiler kullanılarak bir incelemegerçekletirilmi ve ilerideki çalımalar için bazı kılavuz bilgiler önerilmitir. Bu çalımadaayrıca karıık mod (Mod I ve Mod II) yüklemeleri altında a younluk yapısının, GF ve Jintegraldeerleri üzerindeki etkileri gösterilmektedir. Ayrıca çatlak yayılımının tahmini,maksimum halka gerilme kriteri yardımı ile yapılmıtır. Son olarak, Sinir Aları (SA) veGenetik Programlama (GP) kullanılarak, GF ve J-integral parametrelerinin deerlendirilmesiiçin açık formüller elde edilmitir.Anahtar Kelimeler: Gerilme iddet Faktörü, J-integral, Çatlak Yolu Tahmini, DeplasmanEkstrapolasyon Yöntemi, Sonlu Eleman Yöntemi, Yapay Zeka, Sinir Aları ve GenetikProgramlama

In this thesis, a finite element analysis has been carried out for accurate calculation andevaluation of the Stress Intensity Factor (SIF) in Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM)and J-integral in elasto-plastic Fracture Mechanics (EPFM). The direct relations between theparameters and some guide lines for future works have been investigated. This study alsopresents the influence of mesh refinement on the SIF and J-integral values of Mixed Mode(Mode I and Mode II) loading. Furthermore, the prediction of crack path has been performednumerically using maximum circumferential stress criterion. Finally, explicit formulationshave been obtained in the evaluation of SIF and J-integral parameters using Neural Networks(NN?s) and Genetic Programming (GP).Keywords: Stress Intensity Factor, J-integral, Crack Path Prediction, DisplacementExtrapolation Method, Finite Element Method, Artificial Intelligence, Neural Networks andGenetic Programming.