Monte Carlo Simülasyon Yöntemi ile Dairesel Delikli Ankastre Kirişin Gerilme Yığılması Faktörüne Bağlı Güvenilirlik Analizi

Gerilme yığılması faktörü (SCF), ani geometri değişim bölgesindeki deneysel maksimumgerilmenin teorik nominal veya referans gerilmeye oranı olarak bilinmektedir. Son zamanlarda,SCF’nin belirsizlik altında incelenmesi yoğun ilgi gören bir konu haline gelmiştir. Buçalışmada, rasgele tasarım parametrelerine sahip dairesel delikli bir ankastre kirişin çekmegerilmesi altında SCF’nin istatistiksel analizi, deterministik ve stokastik akma dayanımına göregüvenilirlik analizi ve çıktıların süreklilik gösteren istatistiksel özelliklerinin modellenmesiamaçlanmıştır. Çalışmanın literatüre özgün katkıları olarak SCF ve nominal gerilmeye aitistatistiksel özelliklerin modellenmesiyle bilgisayar maliyetinin azaltılabileceği ön görülmüştür.Böylece herhangi bir ara modele ve yüksek sayıda simülasyona ihtiyaç duymadan doğrudangüvenilirlik analizi gerçekleştirilebilir ve analiz süresi kısaltılarak bu işlem daha pratik halegetirilebilir. Ek olarak, ileriki çalışmalarda, burada sunulan stokastik yaklaşım diğer farklıgeometrili ve yüklere tabi kirişlerde de benzer şekilde uygulandığında belirsizlik altındagüvenilir tasarım için elde edilebilecek genel bir SCF kılavuzu ortaya çıkarılabilir.

Reliability Analysis of A Cantilever Beam with Circular Hole Depending on Stress-Concentration Factor By Using Monte Carlo Simulation Method

Stress-concentration factor (SCF) is known to be the ratio of the maximum experimental stress around the sudden change of the geometric shape to the theoretical nominal or reference stress. Recently, the investigation of SCF under uncertainty has received intensive attention. In this work, it is aimed to realize reliability analysis of a cantilever beam with a circular hole having random design parameters in consideration of deterministic and stochastic yield strength, and to model the common properties of the statistical characteristics of the outputs. As for the original contributions of this work to the literature, due to the modelled statistical characteristics of SCF and nominal stress, it is considered to reduce the computer cost. Moreover, it can be possible to directly realize reliability analysis without the necessity of an intermediate model and high number of simulations, and thus, to conduct this process in a more practical way by reducing the analysis period. Additionally, in the future works, when this stochastic approach followed in this work is applied to other beams with different geometries and exposed to different loadings, a guideline of SCF for reliable design under uncertainty can be obtained.

PDF

___

R. G. Budynas, J K. Nisbett, E. J. Shigley, Shigley's Mechanical Engineering Design, New York: McGraw-Hill, 2011.
S. Attajkani, A. Khamlichi, A. Jabbouri, Reliability assessment of stress concentration performance state for a perforated composite plate under traction, MATEC Web of Conferences, EDP Sciences, 2012.
V. Ogeman, W. Mao, J. W. Ringsberg, Uncertainty in Stress Concentration Factor Computation for Ship Fatigue Design, 33rd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering. San Francisco, California, USA, ASME. 4A: Structures, Safety and Reliability: V04AT02A008, 2014.
X. W. Ye, Y. Q. Ni, J.M. Ko, Experimental evaluation of stress concentration factor of welded steel bridge T-joints. Journal of Constructional Steel Research, 70 (Supplement C): (2012) 78-85.
H. Ahmadi, M. A. Lotfollahi-Yaghin, A probability distribution model for stress concentration factors in multi-planar tubular DKT-joints of steel offshore structures, Applied Ocean Research 34(Supplement C): (2012) 21-32.
M. M. Makki, B. Ahmed, B. Chokri, Reliability prediction of the stress concentration factor using response surface method, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (2017)1- 10.
S. Kargar, D. M. Bardot, Uncertainty Analysis, Verification and Validation of a Stress Concentration in a Cantilever Beam, The Proceedings of the COMSOL Conference, Boston, USA, 2010.
W. D. Pilkey, D. F. Pilkey, Holes. Peterson's Stress Concentration Factors, John Wiley & Sons, New York, 2008. [9]R.E. Perterson, Stress Concentration Factors, John Wiley & Sons, New York, 1974.
S.-K. Choi, , R.V. Grandhi, R. A. Canfield, Reliability-based Structural Design, Springer-Verlag London, 2007.
P. E. Hess, D. Bruchman, I. A. Assakkaf, B.M. Ayyub, Uncertainties in Material and Geometric Strength and Load Variables, Naval Engineers Journal, (2002) 114(2): 139-166.