Eksenel Yük Altındaki Çeşitli Çatlaklı Ve Yay Ekli Kirişlerde Titreşimlerin Analizi

Abstract

Çatlak etkilerinin çubukların dinamik davranışları üzerindeki etkilerinin incelenmesi, makina mühendisliği uygulamalarındaki çatlak etkilerinin önem kazanmasıyla son yıllarda artmıştır. Türbin kanatları, uçak kanatları gibi pratikte kullanılan pek çok elemanda, gerek üretim sırasında imalat hatasından dolayı, gerekse işletme koşullarında yorulmadan dolayı çatlak oluşabilir. Hasar görmüş bu parçaların titreşim analizi yapılarak hasarın yeri ve büyüklüğü tespit edilebilir. Bu çalışmada eksenel yük etkisi altındaki çeşitli çatlak türleri hallerinde, yay ve kütle eklenen ince kirişlerde titreşim karakteristikleri sonlu elemanlar metoduyla incelendi. Kullanılan ince çubuk sonlu elemanlarında eğilme ve kesit dönme serbestlikleri seçildi. Ankastre-serbest, basit-basit, mesnetli ve yay üzerinde yerleştirilmiş nokta kütleli ince çubuklarda, geometrik nonlineerlik etkileri de göz önüne alınarak, tek taraflı ve çift taraflı, çeşitli derinliklerdeki çatlak etkileri, çatlak modelleme ve çok sayıdaki çatlak etkileri geniş olarak incelendi. Elde edilen sayısal değerler, diğer çeşitli yöntemlerle elde edilen sayısal değerler ve literatürden elde edilebilen deneysel değerlerle karşılaştırılarak, yöntemin geçerliliği gösterildi ve karmaşık hallerdeki sayısal değerler literatürde yeni bir çalışma konusu olarak incelendi.

The effects of cracks on the dynamic behaviour of beams have received much attention because of its importance in mechanical engineering applications. Because of the manufacturing errors and fatigue due to working conditions, the crack may be present in the turbine blades of jet turbine engines, plane wings and other structures which are used in the widespread. A vibration analysis of these damaged machine parts makes it possible to locate the damage and identify its magnitude. In the present analysis: Vibration characteristics of axially loaded beams with various types of cracks, springs and mass attachments, have been analysed by finite element method. Four degrees of freedom thin beam finite elements were used throughout the analysis. Clamped-free, free-free and simple-simple supported beams, and point masses with rotatory inertias and spring attachments were used in the analysis considering geometrical nonlinearity, one sided and double sided cracks, several types of cracks, and crack models. Analytically and experimentally obtained results, were compared with each other and with the results available in the literature satisfactorily.