İki Boyutlu Çatlak Poblemlerinde ? İntegralin Sayısal Çözümü

Kırılma, malzemelerin gerilme altında birden fazla parçalara ayrılması olarak tanımlanmaktadır. Kırılmatokluğu ise, çatlaklı bir malzemenin kırılmaya karşı direncini gösteren malzemelerin mekaniközelliklerinden biridir ve ?−integral yöntemi, kırılma tokluğunun geometriden bağımsız ölçümünü verenbir yöntemdir. Bu çalışmada, izotropik özelliklere sahip kenar çatlaklı numune, farklı takviye açılarınasahip 45o merkez çatlaklı ortotropik özellikte dikdörtgen numune ve merkezinde farklı açılarda çatlaklarihtiva eden izotropik özelliklere sahip kare numune için, ?−integral’i değerleri ANSYS APDL kullanılaraktespit edilmiştir. ANSYS kullanılarak elde edilen sayısal sonuçlar, simgesel bir matematik yazılımıkullanılarak, analitik olarak ta elde edilerek, sayısal ve analitik sonuçlar mukayese edilmiştir. Sonuçta;?−integralin çatlak ucuna olan uzaklığına göre değişimi incelenmiş olup, sayısal ve analitik sonuçlararasındaki hata payının % 0.0462 ile % 2.8149 arasında değiştiği tespit edilmiştir.

Numerical Solution of? Integral in Two Dimensional Crack Problems

Fracture is defined as breaking of materials under stress and breaking them into more than one part. On the other hand, fracture toughness is one of the mechanical properties of materials showing the resistance of a material that has a crack and the ?−integral method is a method that gives the geometry independent measurement of fracture toughness. In this study, the ?−integral values were determined for a specimen which is a crack in its edge and having isotropic properties, a rectangular specimen which is orthotropic properties in addition to different reinforcement angles and having a 45o crack in its center and a square specimen which is the different cracks in its center and having isotropic properties using ANSYS APDL. Numerical results obtained using ANSYS were also obtained analytically by using a symbolic mathematics software and numerical and analytical results were compared. As a result; The variation of the ?− integral with respect to the distance to the crack tip was investigated and it was found that the error margin between numerical and analytical results varied between 0.0462 % and 2.8149 %.

___

  • Aleksic B., Milovic L., Grbovic A. and Hemer A., 2018. Experimental and numerical investigations of the critical values of J-integral for the steel of steam pipelines. Procedia Structural Integrity, 13, 1589- 1594.
  • Balaban A.C. and Tee K.F., 2019. Strain energy release rate of sandwich composite beams for different densities and geometry parameters. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 101,191-199.
  • Chu S.J. and Hong C.S., 1990. Application of the Jk Integral to Mixed Mode Crack Problems for Anisotropic Composite Laminates. Engineering Fracture Mechanics, 35, 1093-1103.
  • Gibson R.F., 2012. Principles of Composite Material Mechanics. 13, CRC Press, 53-87.
  • Griffith A.A., 1921. The Phenomena of Rubture and Flow in Solids. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 221, 163-197.
  • Gu L. and Kasavajhala A.R.M., Zhao S., 2011. Finite Element Analysis of Cracks in Aging Aircraft Structures with Bonded Composite-Patch Repairs. Composites: Part B, 42, 3, 505-510.
  • Irwin G.R., 1957. Analysis of stresses and strains near the end of a crack traversing a plate. Journal of Applied Mechanics , 24, 361-364.
  • Lekhnitskii S.G., 1963. Theory of Elasticity of an Anisotropic Elastic Body. 17, Holden-Day, 15-73.
  • Lei J., Xu Y., Gu Y. and Fan C., 2019. The generalized finite difference method for in-plane crack problems. Engineering Analysis with Boundary Elements, 98, 147-156.
  • Liu J. and Sawa T., 2000. Stress Analysis and Strength Evaluation of Single Lap Band Adhesive of Dissimilar Adherends Subjected to External Bending Moment. J. Of Adhesion Science and Technology, 14, 67-92.
  • Özdemir A., 2006. Seramik Malzemelerin Kırılma Tokluğu Değerlerinin Üç Boyutlu Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Teorik Olarak Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir, Türkiye, 65.
  • Patil K. and Wadageri C.S., 2016.Fracture Analysıs for Steel and Epoxy Materıal Plate With Edge Crack”. International Journal of Recent Trends in Engineering & Research, 2, 2455-1457.
  • Rice J.R., 1968. A Path Independent Integral and the Approximate Analysis of Strain Concentration by Notches and Cracks. Journal of Applied Mechanics, 35, 379-386.
  • Tan C.L. and Gao Y.L., 1992. Boundary Element Analysis of Plane Anisotropic Bodies with Stress Concentrations and Cracks, Composite Structures, 20, 17-28.
  • Vavrik D. and Jandejsek I., 2014. Experimental evaluation of contour J integral and energy dissipated in the fracture process zone. Engineering Fracture Mechanics, 129, 14-15.
  • Wang Y. and Sun Y., 2005. A new boundary integral equation method for cracked 2-D anisotropic bodies. Engineering Fracture Mechanics, 72, 2128–2143.
  • Wen P. and Aliabadi M., 1995. A contour integral for the evaluation of stress intensity factors. Appl. Math. Modelling, 19, 450-455.
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kuzeydoğu Anadolu’daki Trabzon Kertenkelesi, Darevskia rudis (Bedriaga, 1886) (Sauria: Lacertidae) Türünde Eşeysel Dimorfizm

Mehmet Kürşat ŞAHİN, Yusuf KUMLUTAŞ, Çetin ILGAZ

İmin Grupları Taşıyan Fenoksi Sübstitüe Siklotrifosfazen Türevleri ile Ağır Metal İyonları Giderimi

Tahsin ÖZER, Tuba ERDOĞAN, Ali İhsan ÖZTÜRK

GaAs Alttaş Üzerine Büyütülen GaAs/GaAlAs Heteroyapılarının Yüksek Çözünürlüklü X- Işını Kırınım Yöntemi Kullanılarak Karakterizasyonu

Habibe SAYRAÇ, Muhammed SAYRAÇ, Sezai ELAGÖZ

Ballıca (Elazığ Güneyi, Doğu Anadolu) Civarindaki Denizel Sedimanter Kayaçların Jeokimyasal Özellikleri

Dicle BAL AKKOCA, Gizem ÇETİNTAŞ

Structural Evidence For Extensional Domain-Type Geothermal Play In Western Anatolia: A Case Study From Afyon-Akşehir Graben

Çağlar ÖZKAYMAK, Hasan SÖZBİLİR

Global ve Bölgesel (Yüksek Çözünürlüklü) Sayısal Yükseklik Modellerinin Doğruluk Analizi Üzerine Bir İnceleme

Bihter EROL, Mustafa Serkan IŞIK, Serdar EROL

Genişletilmiş Deneme Denklemi Yöntemi ile Kübik Lineer Olmayan Schrödinger Denkleminin Yeni Tam Çözümleri

Yusuf PANDIR, Tural AĞIR

Karlı Dağlık Bir Havzada Günlük ve Aylık Akım Değerlerinin SWAT Modeliyle Değerlendirilmesi: Bitlis Çayı Havzası Örneği

Emrah YALÇIN

Batı Anadolu’da Genişleme Alanı Tipi Jeotermal Ortamın Varlığına Dair Yapısal Veriler: Afyon-Akşehir Grabeni’nden Örnek Bir Çalışma

Çağlar ÖZKAYMAK, Hasan SÖZBİLİR

Panik Frenleme Davranışının Yarım Taşıt Test Cihazında İncelenmesi

Hüseyin BAYRAKÇEKEN, Faruk Emre AYSAL, Tuğçe TÜRKBAY, Hicri YAVUZ