Hollanda profillerinin kullanıldığı gemi yapısının yorulma analizi

Abstract

Günümüzde kara ve hava yolu gibi taşımacılık yöntemleri bulunmakla beraber; ekonomik olmaları nedeniyle deniz taşımacılığı en çok tercih edilen ve en geniş kullanım alanına sahip taşımacılık türüdür. Yaygın kullanıma bağlı olarak son yıllarda gemi inşa sanayinde kaydedilen gelişmeler, gemilerin -özellikle ticari gemilerin- tasarımını ön plana çıkarmıştır.Gemiler, çalışma şartlarına bağlı olarak genellikle değişken yüklere maruz kalmaktadırlar. Değişken yüklere bağlı olarak oluşan yorulma ise, gemi hasarlarında büyük önem arz etmektedir. Bu durum, yorulma kaynaklı hasarların önlenmesi hususunu gemi inşasında dikkate alınması gereken tasarım gereği yapmıştır. Günümüzde emniyetli, ergonomik ve aynı zamanda ekonomik gemiler inşa edilebilmesi için hem nümerik hem de deneysel yöntemler birlikte kullanılmaktadır. Bununla beraber, büyük çaplı yapıların (örneğin gemilerin) modellenmesinde Sonlu Elemanlar Yöntemleri (FEA) kullanılmaktadır. Mühendislik uygulamalarında Sonlu Elemanlar Yöntemlerinin yaygın olarak kullanılmasıyla; tasarım aşamasında gemiler için çarpışma, yorulma ve hasar analizleri gerçekleştirilebilmekte ve analiz sonuçlarının kullanılmasıyla da gemilerin çarpışma, yorulma ve hasar dayanımlarının artırılması mümkün olabilmektedir.Gemi inşasında yorulma dayanımının sağlanmasının tasarım gereği olması ve nümerik çalışmaların önemine binaen, bu çalışmada ANSYS 14.0 paket programı kullanılarak Hollanda profilleri ile inşa edilmiş gemi yapısının (dubanın) yorulma analizi yapılmıştır. Dubanın yorulma dayanımının belirlenmesinde; güvenilirliği farklı bilim adamlarınca kabul edilen, Coffin-Manson ve Morrow Mean Stress yöntemleri kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan gemi yapısının (dubanın) yorulma dayanımını doğru bir şekilde tespit edebilmek için, yüklemelere bağlı olarak oluşan plastik deformasyonların ve artık gerilmelerin etkilerinin de dikkate alındığı lineer olmayan Sonlu Elemanlar Metodu kullanılmıştır. Çalışmanın sonuçları, Hollanda profillerinden imal edilmiş gemilerin dizaynında tasarımcılara yol gösterecektir.

Despite the availability of other transport methods such as land and air, marine transportation is the most preferred and widely used transportation method in the world because of its economical advantages. In addition, due to mercantile vessel construction development, the design of ships -especially mercantile vessels- have gained importance in recent years. In service, vessels generally experience cyclic or fluctuating loads. Hence, fatigue fracture can be accepted the most critical failure mode for vessels. This makes fatigue failure prevention the foremost design requirement in naval architecture. Today, to design safe, ergonomic and economic ships or vessels, both numerical and also experimental methods have to be taken into account. Large-scale structural modeling, on the other hand, typically relies on Finite Element Analysis (FEA) techniques. With the widespread use of Finite Element Methods (FEM) in the field of Computer Aided Design (CAD) engineering, crash, fatigue and damage analyses of ships, for instance, are being performed during the design period. Hence, it can be said that it is possible to increase fatigue performance of the mercantile vessels by using FEA in CAD engineering environment. As a consequence, in this study fatigue behavior of a mercantile vessel made of bulb flats which are Holland profiles was analyzed by using ANSYS 14. As fatigue life prediction methods, Coffin-Manson and Morrow Mean Stress approaches, which are the most reliable fatigue assessment models, have been used. In order to accurately determine the fatigue life of the mercantile vessel a nonlinear Finite Element Analysis has been conducted considering plastic deformations and residual stresses. The results of this study will provide the designer with some guidelines in designing shipboard of mercantile vessels made of bulb flats which are Holland profiles.