Ters Sarkaçla Esnek Elemanların Anelastik Davranışının İncelenmesi

Abstract

Metallerin anelastik davranışı, metroloji biliminin özellikle kütle, basınç ve boyutsal alanlarında, yerçekimi deneyleri, hassas ölçümlerde kullanılan cihaz ve sensör elemanlarının tasarımıyla ilgili bir malzeme özelliğidir. Esnek elemanın performansı değişik ısıl ve termo-mekanik işlemlerle değiştirilebilir. Bu çalışma, esnek elemanların malzeme özellikleriyle anelastik davranışı arasında ilişkinin ters sarkaç kullanılarak tespit edilmesini kapsamaktadır. Ters sarkacın salınım frekansı, üzerinde taşıdığı kütlenin veya ağırlık merkezinin değiştirilmesiyle geniş bir aralıkta kolayca ayarlanabilir. Bu özellik, sarkacın zemine bağlandığı esnek elemanın anelastikliği üzerine yapılan çalışmalara ve metallerin dinamik olarak testine imkan tanır. Bu çalışmada, anelastiklik davranışın tespiti için esnek elemanı bakır berilyum malzemeden imal edilmiş yeni bir ters sarkaç tasarlanmış ve performansı belirlenmiştir. Bakır berilyum (Cu-Be) alaşımının farklı iç yapı özelliklerine göre anelastik davranışı, sarkaç kolunun açısal salınımlarının 2-30 sn arasındaki periyotlarda CCD kamera kullanılarak tespit edilmesiyle belirlenmiştir.Anelastic behaviour of metals is one of the mechanical properties interested for designing high accurate measurement device and sensors, which are especially used in mass, force, pressure and dimensional fields of metrology science, gravitational experiments and precision measurements. The characteristics and performance of flexure element can be changed by the application of suitable heat, mechanical and thermomechanical treatments. This study covers the attempts of discovering the relationship between material properties of flexure elements and their anelastic behaviour using inverted pendulum. An inverted pendulum is a particularly valuable measurement apparatus to determine anelasticity of metals. The frequencies of an inverted pendulum are easily changed over a wide band by adding mass on top of the pendulum or by changing centre of gravity of the suspended mass. This enables dynamic testing of metals, especially anelasticity in the flexure elements of the pendulum. In this study, a novel inverted pendulum with a flexure element, made of Beryllium-Copper alloy, for measuring anelasticity in flexure materials was designed and its performance was determined. Anelastic behaviour of Beryllium Copper (Cu-Be) material was presented with respect to different microstructure properties by measuring pendulum oscillation using a CCD camera, detecting angular changes of the pendulum between 2 s and 30 s oscillation periods.