Yük kancasındaki gerilmelerin farklı metotlarla incelenmesi ve gerilme dağılımının fotoelastisite deneyi ile doğrulanması

Yük kancaları karmaşık bir geometriye sahip olduklarından bu elemanların gerilme değerlerinin hesabı genellikle belli kabulleri içeren metotlarla elde edilir. Bu metotlardan ilki yaklaşık hesap olarak adlandırılan yöntemdir. Bu yöntemde, kancanın eğriliği ihmal edilmekte ve kanca gövdesi eksantrik yüklenmiş düz bir çubuk olarak ele alınmaktadır. Yaklaşık hesap yöntemi adından da anlaşılabileceği gibi gerçek değerlere ancak belli bir hata payı ile yaklaşmamızı sağlar. Kancadaki gerilmelerin kesin hesabı ise, kancanın eğri formunun dikkate alınmasını gerektirir. Bu analizler, Timoshenko’nun eğri eksenli çubuk teoreminin kancaya uyarlanmasıyla ve Bach yaklaşımıyla gerçekleştirilebilir. Kanca gibi karmaşık geometriye sahip elemanların gerileme analizinde mühendislik problemlerinin çözümünde kullanılan nümerik metotların kullanılması da yararlı olacaktır. Bu metotlardan biri sonlu elemanlar yöntemidir. Bu çalışmada, yük kancaları için yaklaşık hesap yöntemi verilmekte, Timoshenko’nun eğri eksenli çubuk teoremi basit kancaya uyarlanarak ve Bach yaklaşımı kullanılarak kanca üzerindeki gerilmelerin hesabı ortaya konmaktadır. Ardından sonlu elemanlar yöntemiyle basit kancanın gerilme analizi yapılarak, elde edilen gerilme dağılım fotoelastisite deneyiyle doğrulanmaktadır Sonuçta, gerileme değerlerini elde etmekte kullanılan metotlar karşılaştırılmakta ve yük kancalarının gerilme hesapları için belli öneriler ortaya konmaktadır.

Investigation stress of a lifting hook with different methods, verification of the stress distrubition with photoelasticity experiments

Due to the complex geometry of lifting hooks stress calculation of this members are obtains by different methods depending on different assumptions. The first of these methods is approximate calculation method. On this method the curvature of the hook is neglected and calculations are based on a straight beam with an eccentric load. It is obvious that this method does not allow us to converge to the correct maximum stress value precisely. The certain calculation of the stress values on the hook, could only of the hook. These calculations could be done by application of the curved beam theory of Timoshenko on the hook and Bach approximation. On the other hand, application of the numerical methods for geometrical shapes as the lifting hook is also beneficial. One of these is Finite Element Method. In this study, approximate calculation method is given for the lifting hooks and certain calculation method is discussed by adopting Timoshenko’s curved beam theory and Bach approximation on the simple hook calculation. Finally finite element method is applied to obtain the stress field on the hook and this field is compared with photoelasticity experiments. As a result, different method to the results found, some recommendations are given for the lifting hook calculations on the field applications.

___

  • 1. Gerdemeli, İ., İmrak, C. E., Transport Tekniğinde İleri Konular, İTÜ Ders Notları, 2007.
  • 2. İmrak, C. E., Gerdemeli, İ., Özkırım, M., “Bilgisayar Destekli Basit Kanca Gerilme Analizi”, 9. Uluslararası Makina Tasarımı ve İmalatı Kongresi, ODTÜ, Ankara, 253-262, 3-5 Eylül 2000.
  • 3. İmrak, C. E., Gerdemeli, İ., Fetvacı, M. C., “Yük Kancasının Eğri Eksenli Çubuk Olarak Gerilme Analizi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 20 No 2, 217-223, 2005.
  • 4. Timoshenko, S., Cisimlerin Mukavemeti – Kısım 2, İTÜ Matbaası, İstanbul, 1949.
  • 5. DIN 15400, Lifting hooks; materials, mechanical properties, lifting capacity and stresses, Deutsches Institut für Normung, 1990.
  • 6. TS 2340, Kancalar (Yük kaldırmak için), Türk Standartları Enstitüsü, 2004.
  • 7. DIN 15401, Lifting hooks for lifting appliances; Single hooks; Unmachined parts, Deutsches Institut für Normung, 1983.
  • 8. FEM 1.001 Booklet 3, Rules For The Design of Hoisting Appliances, Federation Europeenne De La Manutention, 1998.
  • 9. Moaveni, S., Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS, Prentice Hall Inc., New Jersey, 1999.
  • 10. Kujawski, D., Photoelasticity Experiment, Mechanical and Aeronautical Engineering Western Michigan University, Experimental Solid Mechanics Laboratory Notes.
  • 11. Nasuf, E., “Madencilikte Kontakt Probleminin Fotoelastisik Yöntemle İncelenmesi.”, 6. Türkiye Madencilik Bilimsel ve Teknik Kongresi, Ankara, 16-23 Şubat 1979.
  • 12. www.strainoptics.com