Düzlem Çubuk Eleman Rijitlik Matrisinin Deneysel Olarak Belirlenmesi

Abstract

Yapısal sistemlerin sayısal analizleri içinde en yaygın kullanım alanına sahip olan sonlu elemanlar metodunun uygulanması sırasında her bir elemana ait serbestlik derecelerinde oluşan deplasman ve kuvvetlerin ilişkisi eleman rijitlik matrisleri ile oluşturulur. Bu çalışmanın amacı, elastik bölgede davranış gösteren çelik malzemeli bir düzlem çubuk elemanına ait rijitlik matrisinin deneysel çalışmalarla elde edilmesi ve teorik rijitlik matrisiyle karşılaştırılarak oluşan farklılıkların irdelenmesidir. Deneysel çalışmalar iki aşamalı olarak yürütülmüştür. Çalışmanın ilk aşamasında deneylerde kullanılacak numunelere ait mekanik malzeme özellikleri çekme testleri yapılarak belirlenmiştir. İkinci aşamada ise altı serbestlik dereceli yük ve deplasman hücresi kullanılarak deney düzeneği hazırlanmış ve rijitlik matrisinin ilgili terimleri birim yüklemeler yapılarak deneysel olarak belirlenmiştir. Ardından deneysel olarak belirlenen rijitlik matrisi teorik sonuçlarla karşılaştırılmış ve oluşan farklılıkların nedenleri irdelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen rijitlik matrisi ve teorik rijitlik matrisinin ilgili terimlerinin birbirlerine oldukça yakın olduğu görülmüştür.

In finite element method which is one of the most widely used numerical analysis method of structural systems, forces and displacements are related by stiffness matrix. The aim of this study is to determine the stiffness matrix of plane frame element by experimentally. Experimental studies are performed in two stages. In the first stage, tensile tests are done to determine the mechanical properties of the specimens. In the second stage, coefficients of stiffness matrix is determined experimentally using Load and Boundary Conditions Box (LBCB) which has ability to generate displacements and rotations in six degree of freedom by applying unit displacements. Then the related coefficients of stiffness matrix is compared with theoretical ones and reasons of deviations are examined. According to the results, it is observed that the values of related coefficients are quite close to each other.