Hasar Analizi 1 - Hasar Analizi - I Hasar Analizi Hasar Analizi (YL) (YL) nusret nusret meydanlik meydanlik - - 11/12 11/12 Kaynakça : web de ilgili sitelerden 1. H 2. H 3. H 2 Tarihsel Bir Bak Tarihsel Bir Bak ış ış3 45 67 “ut tensio sic vis” (Latin) 89 10YAPILAR N YAPILAR Nİ İÇ Çİ İN HASARLANIR ? N HASARLANIR ? Bir Birç çok yap ok yapı ı genellikle genellikle ş şu iki nedenden u iki nedenden ö öt tü ür rü ü hasarlan hasarlanı ır r; ; 1. 1. Y Yap apı ın nı ın tasar n tasarı ım mı ı, konstr , konstrü üksiyonu veya i ksiyonu veya iş şletmesi esnas letmesi esnası ındaki ndaki i ihmalkarl hmalkarlı ık k yada yada ö özensizlik, zensizlik, 2. 2. U Umulmayan bir sonucu yarata mulmayan bir sonucu yaratacak cak yeni bir tasar yeni bir tasarı ım yada yeni bir m yada yeni bir malzeme malzeme uygulamas uygulaması ı. . Birinci durumda hasardan kaçınmak için prosedür mevcut olmasına rağmen kasıtlı kötü işletme, ihmal gibi insan hataları nedeniyle hasar ortaya çıkar. Yetersiz usta, uygun olamayan yada standart dışı malzeme kullanımı, gerilme analizinde hatalar, operatör hataları bunlara örnektir. Dkinci tip hasarları önlemek çok daha zordur. Yeni b ir tasarım yapıldığında, tasarımcının öngöremediği değiştirilemez faktörler vardır. Yeni bir malzeme çok büyük avantajlarla sunulabilir ancak aynı zamanda potansiyel problemlere de sahiptir. Sonuç olarak yeni bir tasarım ve malzemenin çok fazla test ve analiz yapıldıktan sonra işletmeye alınması gerekir. Böyle bir yaklaşım hasarın sıklığını düşürecektir fakat elimine etmeyecektir, deneyler ve analiz esnasında gözden kaçan önemli faktörler olabilir. Dkinci tip hasarların en önemlisi II. Dünya savaşın daki gemilerin gevrek kırılma hasarlarıdır. Ki bu konu bir başka derste detaylı olarak anlatılmakta ama kısmen bu derste de göreceğiz. Hasar Analizine giriş……13 Ge Geç çmi miş şte k te kı ır rı ılma ile olu lma ile oluş şmu muş ş baz bazı ı b bü üy yü ük hasarlar : k hasarlar : World War II Liberty ships (EC-2)- hulls literally broke in half, 145/2500 totally destroyed, 700/2500 damaged, cracking due to poor welding and brittle steel in cold weather The cause of failure was due to crack initiated from defects in the welded area and subjected to subzero temperature. Daha önceki perçinli konstrüksiyon yerine hem daha kolay hemde daha ucuz olan kaynaklı birleştirme tercihi. Bugünkü durum ? 14 En yak En yak ı ı n tarihte olan en ciddi hasar n tarihte olan en ciddi hasar CNN15 M M ü ü hendislikteki hendislikteki ö ö nemi ve uygulama y nemi ve uygulama y ö ö ntemi; ntemi; Hasar Hasar ; ; bir yap bir yapı ın nı ın ya da yap n ya da yapı ı eleman elemanı ın nı ın n ş şeklinde, boyutlar eklinde, boyutları ında ya nda ya da malzeme da malzeme ö özelliklerinde meydana gelen de zelliklerinde meydana gelen değ ği iş şim ile kendinden im ile kendinden beklenen i beklenen iş şlevi yerine getiremez hale gelmesine denir. levi yerine getiremez hale gelmesine denir. TEKNOLOJ TEKNOLOJDD K HATALAR A K HATALAR AŞ ŞIRI ZORLANMA IRI ZORLANMA – – A Aşı şır rı ı y yü ükleme kleme – – Malzeme se Malzeme seç çiminde hata iminde hata Hasar Hasar Analizinin amac Analizinin amacı ı hasara neden olan teknolojik hasara neden olan teknolojik hatay hatayı ı ortaya ortaya ç çı ıkarmakt karmaktı ır. r. - -Tekrar Tekrarı ın nı ı ö önleme nleme - - sorumluyu tespit etme sorumluyu tespit etme 16 Hasar Hasar ; yap ; yapı ın nı ın tasar n tasarı ım, m, imalat ve i imalat ve iş şletme letme safhalar safhaları ın nı ın n birinde yap birinde yapı ılan teknoloj lan teknoloji ik bir hata k bir hata nedeniyle ortaya nedeniyle ortaya ç çı ıkmakta. kmakta. - -Tasar Tasarı ım esnas m esnası ında yap nda yapı ılan hatalar lan hatalar, tasar , tasarı ım hatalar m hataları ı ve malzeme se ve malzeme seç çiminde yap iminde yapı ılan hatalar lan hataları ı kapsar. Bu kapsar. Bu hatalardan tasar hatalardan tasarı ımc mcı ı sorumludur. sorumludur. Malzeme özelliklerinde değişim (boyut, imalat, montaj, zaman) Yükün tahmini (uygulanması, zamanla değişimi) Gerilmenin hesabı (davranışı tanımlayan matematiksel modeller, hasar teorileri) - - İ İmalat safhas malat safhası ında yap nda yapı ılan teknolojik hatalar lan teknolojik hatalar ise ise imalat hatalar imalat hataları ı, montaj hatalar , montaj hataları ı ve malzeme i ve malzeme iç çindeki indeki hatalar hataları ı kapsar. Bu tip hatalardan imalat kapsar. Bu tip hatalardan imalatç çı ı sorumludur sorumludur - - İş İşletme esnas letme esnası ında yap nda yapı ılan teknolojik hatalar lan teknolojik hatalar ise ise a aşı şır rı ı y yü ükleme ve bak kleme ve bakı ım hatalar m hataları ı olup bundan da i olup bundan da iş şletme letme sorumludur. sorumludur.MODES OF FAILURE MODES OF FAILURE En çok karşılaşılan HASAR T HASAR Tİ İPLER PLERİ İ : 1) Yielding (Akma) (Akma) (a) Maximum stress exceeds the yield strength of the material, causing it to deform plastically. (b) Creep deformation, whereby the member deforms under a constant load, usually at an elevated temperature. 2) Fracture (K (Kı ır rı ılma) lma) a) Due to static loads b) Due to cyclic loads (fatigue failure – high cycle or low cycle) c) Due to impact loads (e.g. brittle fracture) 3) Excessive Elastic Deformation (a (aşı şır rı ı elastik elastik çö çökme yada e kme yada eğ ğim) im) 4) Wear (a (aşı şınma) nma) 5) Buckling (local or global) - Burkulma Burkulma 6) Corrosion fatigue and caustic embrittlement (korozyonlu yorulma) (korozyonlu yorulma) • • Tasar Tasarı ımc mcı ın nı ın kar n karşı şı kar karşı şıya kald ya kaldığı ığı en en ö önemli kararlardan biri uygun nemli kararlardan biri uygun hasar kriterinin se hasar kriterinin seç çimidir. imidir. • • Hangi hasar kriterini kullanmal Hangi hasar kriterini kullanmalı ıy yı ım? m? (gevrek mal., (gevrek mal., S Sü ünek nek mal.) mal.) 18 Kimi zaman; bu hasar modları birbirleriyle etkileşim içinde olabilir. Örneğin; Aşınma, çatlak oluşturur. Sonra yorulma olur. Hasar ise gerilme, zaman, sıcaklık ve ortama bağlı olarak oluşur. Hasar modunu belirleyen şey başlangıçta kullanılan malzemenin doğası olmasına karşın büyük oranda yükün uygulanma süresi ve tipi, parçanın şekli (gerilme konsantrasyonu) ve malzeme tipi gibi faktörlerdir. Kimi zaman da, normalde sünek olarak kabul ettiğimiz malzeme bazı şartlar altında gevrek davranış gösterir. • Repeated or fatigue loading • Impact, particularly at low temperature (yüksek şekil değiştirme hızı) • Creep • Triaxial state of stress (üç eksenli gerilme hali) • Severe quenching without tempering • Strain hardening accompanying yielding. E Eğ ğer tasar er tasarı ımc mcı ı daha ba daha baş şlang langı ıç çta yanl ta yanlış ış bir hasar bir hasar modu modu se seç çerse bundan sonraki analizde yap erse bundan sonraki analizde yapı ılacak i lacak iş şlemlerdeki lemlerdeki hassasiyet ve hassasiyet ve ö önemin hi nemin hiç çbir anlam bir anlamı ı yoktur. yoktur. 19 Sorular ? Sorular ? • • Hasar ; Hasar ; • • K Kı ır rı ılma sonucu ise, gevrek mi? lma sonucu ise, gevrek mi? S Sü ünek nek mi? mi? • • Yorulma sonucu ise, uzun Yorulma sonucu ise, uzun ö öm mü ürl rlü ü m mü ü? K ? Kı ısa sa ö öm mü ürl rlü ü m mü ü? ? • • S Sü ür rü ünme sonucu ise, hangi y nme sonucu ise, hangi yü ük ve s k ve sı ıcakl caklı ıkta? kta? • • Deformasyon sonucu ise b Deformasyon sonucu ise bü ükme mi? Plastik deformasyon mu? kme mi? Plastik deformasyon mu? • • Korozyon sonucu ise, normal korozyon mu? Korozyon sonucu ise, normal korozyon mu? Gerilmeli korozyon mu? Yorulma sonucu korozyon mu? Gerilmeli korozyon mu? Yorulma sonucu korozyon mu? • • A Aşı şınma sonucu ise, nas nma sonucu ise, nası ıl bir a l bir aşı şınma? nma? • • M Mü ükemmel bir tasar kemmel bir tasarı ım ( m (hasarlanmayacak hasarlanmayacak) m ) mü ümk mkü ün m n mü üd dü ür ? r ? • • veya m veya mü ükemmel tasar kemmel tasarı ım mı ı nas nası ıl tan l tanı ımlars mlarsı ın nı ız ?. z ?. Ö Örnek rnek… ….. .. 20 1. D 1. D DD STORS STORS DD YON HASARLARI YON HASARLARI ; ; • Yapı yada y. elemanı öngörülen yükü taşıyamaz hale gelir, • Yapı yada y. elemanı öngörülen işlevi yapamaz hale gelir (cıvata- somun bağ. da plastik defor.) • Eleman diğer elemanın çalışmasını engeller (çamurluk deformasyonu tekerin dönmesini engeller) Distorsiyon hasarları elastik veya plastik olabilir ve kırılma ile sonuçlanabilir yada sonuçlanmayabilir. Genel olarak iki tiptir ; • Boyut distorsiyonu (elastik olarak hacım değişmesi, burkulma) • Şekil distorsiyonu (plastik olarak şekil değişmesi) Bir yapıda hangi oranda deformasyonun distorsiyon hasarı olabileceği o yapıdan beklenen işleve bağlı olarak değişir, tasarımcı belirler. Örnek..21 Failure Failure of of excessive excessive elastic elastic deformation deformation 22 Failure Failure of of excessive excessive plastic plastic deformation deformation