Kaynaklı birleştirmelerde mukavemet uyumsuzluğu etkilerinin incelenmesi

Abstract

Dünyada ve ülkemizde yapıların imalatında çeşitli kaynak yöntemleri hızlı ve ucuz olmaları nedeniyle oldukça yaygın olarak tercih edilmektedirler. Kaynak işleminin doğası gereği kaynaklı bileşenin kırılma ve yorulma davranışı değişir. Bu nedenle kaynak işlemi sonucunda ortaya çıkan mukavemet uyumsuzluğu koşulları yapıların yapısal bütünlüğü açısından elzemdir. Bu çalışmada, kırılma mekaniği tarihçesi ve gelişimi, kaynaklı bileşenlerde kırılma mekaniği ve standartları tanıtılmıştır, ayrıca mukavemet uyumsuzluğu ve potansiyel etkileri incelenmiştir. 3B geometrilerde çatlak ilerlemesini simüle eden yeni geliştirilen SMART yöntemi tanıtılmış ve 3 farklı senaryo ile uygulanmıştır. Birinci uygulamada, tek malzeme yaklaşımı kullanılarak üst eşleşme koşullarında 3B ve 2B sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir ve sonuç olarak çatlak direnç eğrileri elde edilmiştir. İkinci uygulamada, tek-iki-üç malzeme yaklaşımları kullanılarak, alt ve üst eşleşme koşullarında analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak malzemenin çatlak ilerlemesine karşı gösterdiği direnç eğrileri elde edilmiştir. Son uygulamada ise çevrimsel yük altında yorulma çatlağı ilerlemesi incelenmiştir. Sonuç olarak bu çalışmada yeni geliştirilen bir sonlu elemanlar çatlak simülasyonunun mukavemet uyumsuzluğuna sahip 3B geometriler üzerinde uygulanabilirliği incelenmiştir. Gerçekleştirilen analiz sonuçlarında deneysel veriler ile kıyaslandığında, belirli sınırlar dahilinde uyumlu sonuçlar elde edilmiştir.

Various welding methods are widely used in the construction of structures in the world and our country because they are fast and cheap. Due to the nature of the welding process, the fracture and fatigue behavior of the welded component changes. Therefore, the strength mismatch conditions resulting from the welding process are essential for the structural integrity of the weldments. In this study, the history and development of fracture mechanics, and standards in the welded components are introduced, as well as strength mismatch and potential effects are investigated. The newly developed SMAT method simulating crack propagation in 3D geometries was introduced and applied with 3 different scenarios. In the first application, 3D and 2D finite element analyses were carried out under overmatching conditions using single material approaches and as a result, crack resistance curves were obtained. In the second application, using single-two-three material approaches, analyses were performed in the under and overmatching conditions. As a result, the resistance curves of the material against crack propagation were obtained. In the last application, the progress of the fatigue crack under cyclical load was examined. Consequently, in this study, the applicability of a current finite element module on 3D geometries with strength mismatch was investigated. The results of the analyses and experimental data were compared with various graphs and it was seen that these results showed consistent results within certain limitations.