FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ

Öz Bu çalışmada fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış, kenar çatlağı içeren bir tabakanın ısıl şok kırılması sonlu elemanlar metodu ile incelenmiştir. Çelikleri işlemede kullanılan kesme takımları kesme sırasında oluşan yüksek sıcaklıklara dayanıklılığı nedeni ile Si3N4’den yapılmaktadır ve Si3N4’ün çelikle kimyasal reaksiyona girmemesi için Al2O3 ile kaplanmaktadır. Bu çalışmada, böyle bir kaplamayı taklit edebilmek amacı ile incelenen tabakada fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme olarak Al2O3/Si3N4 karışımları ele alınmıştır. Tabakanın alt yüzeyi ve yan yüzeyleri yalıtılmış, kenar çatlağının başlangıç noktası olan üst yüzeyine konveksiyon sınır koşulu uygulanmıştır. Homojen olmayan tabakaya herhangi bir mekanik kısıtlama uygulanmamıştır ve tabakanın düzlem gerinim durumu altında olduğu farz edilmiştir. Tabaka çalışma sıcaklığından oda sıcaklığına soğurken oluşan süreksiz rejimde mod I gerilim şiddet çarpanları farklı çatlak boyları ve malzeme karışımları için hesaplanmıştır. Si3N4 miktarı fazla olan fonksiyonel derecelendirilmiş karışımdan yapılan tabakadaki kenar çatlaklarından daha düşük gerilim şiddet çarpanları elde edilmiştir. Gerilim şiddeti çarpanlarının belirli bir zamanda maksimum değere ulaşıp sonra düştüğü ve artan çatlak boyu ile azaldığı gözlenmiştir. Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeleri modellemek için özel bir sonlu elemanlar metodu ve çatlak ucundaki gerilim şiddet çarpanını hesaplamak için zenginleştirilmiş sonlu elemanlar kullanılmıştır.

Kaynakça

Petit, F.S., Goward, G.W., Coatings for High Temperature Applications, Applied Science Publishers, London, 341, 1983.

Komanduri, R., Jahanmir, S., Friction and Wear of Ceramics, Marcel Dekker Inc. ,289, 1994.

Yamanouchi, M., Koizume, M., Hirai, T., Shiota, I., FGM-90, Proceedings of the First International Symposium on Functionally Gradient Materilas, FGM Forum, Tokyo, Japan, 1990.

Holt, J., Koizumi, M., Hirai, T., Munir, Z., in Ceramic Transactions, Proceedings of the 2nd International Symposium on Functionally Gradient Materials , Cilt 34, 1992.

Öztürk, M., Erdoğan, F. “Peridodic Surface Cracking in an FGM Coating”, J. Engineering Science, Cilt 33, 2179-2871, 1995.

Lee, Y., Erdoğan, F., “Interface Cracking of FGM Coatings under Steady-state Heat Flow”, Engineering Fracture Mechanics, Cilt 59, 361-386, 1998.

Yildirim, B., Erdoğan, F., “Edge Crack Problems in Homogenous and FGM Thermal Barrier Coatings Under Uniform Thermal Loading”, J. Thermal Stresses, Cilt 27, Sayı 4, 311-330, 2004.

Dağ, S., Kadıoğlu, S., Yahşi, O., S., “Circumferential Crack Problem For An FGM Cylinder Under Thermal Stresses “, J. Thermal Stresses, Cilt 22, 659-687, 1999.

Jin, Z.-H., “Effect of Thermal Property Gradients on the Edge Cracking in a Functionally Graded Coating”, Surface and Coating Technology, article in press (Basım aşamasında).

Zienkiewicz, O.C., Taylor, R.L., The Finite Element Method, McGraw-Hill Inc., Cilt 1, 1994.

Kenneth, H., Thornton, A.E., The Finite Element Method for Engineers, John Wiley&Sons, 1982.

Kannninen,M.F., Popelar, C.H., Advanced Fracture Mechanics, Oxford University Press, 1985.

Owen, D.R.J., Fawkes, A.J., Engineering Fracture Mechanics; Numerical Methods and Applications, Pineridge Press Ltd., 1983.

Yıldırım, B., Dağ, S., “Arayüz Çatlaklarının Düğüm Noktası ile Zenginlesitirilmiş Sonlu Elemanlar ile Modellenmesi ve Dört Nokta Eğme Testi”, Makina Tasarım ve İmalat Dergisi (ODTÜ), Cilt 5, 55-67, 2003.

Munz, D., Fett, T., Mechanical Properties, Failure Behaviour, Materials Selection, Springer, 1999.

Nied, H.F., “Thermal Shock Fracture in an Edge-Cracked Plate”, J. Thermal Stresses, Cilt 6, 217-229, 1983.

Kaynak Göster

Bibtex @ { gazimmfd88942, journal = {Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi}, issn = {1300-1884}, eissn = {1304-4915}, address = {}, publisher = {Gazi Üniversitesi}, year = {2013}, volume = {19}, pages = {0 - }, doi = {}, title = {FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ}, key = {cite}, author = {Yıldırım, Bora} }
APA Yıldırım, B . (2013). FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ . Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi , 19 (3) , .
MLA Yıldırım, B . "FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ" . Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 19 (2013 ): <
Chicago Yıldırım, B . "FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 19 (2013 ):
RIS TY - JOUR T1 - FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ AU - Bora Yıldırım Y1 - 2013 PY - 2013 N1 - DO - T2 - Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 0 EP - VL - 19 IS - 3 SN - 1300-1884-1304-4915 M3 - UR - Y2 - 2020 ER -
EndNote %0 Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ %A Bora Yıldırım %T FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ %D 2013 %J Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi %P 1300-1884-1304-4915 %V 19 %N 3 %R %U
ISNAD Yıldırım, Bora . "FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 19 / 3 (Nisan 2013): 0- .
AMA Yıldırım B . FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2013; 19(3): 0-.
Vancouver Yıldırım B . FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ MALZEMEDEN YAPILMIŞ KENAR ÇATLAKLI BİR TABAKADA ISIL ŞOK KIRILMASININ SONLU ELEMANLAR METODU İLE İNCELENMESİ. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2013; 19(3): 0-.