Orantısız Yükleme Durumunda Yorulma Çatlak Büyümesi

Abstract

Orantısız Yükleme Durumunda Yorulma Çatlak Büyümesi Özet Orantısız yükleme durumunda yorulma çatlak büyümesinin sayısal modellenmesi yazılan MATLAB kodu ve genişletilmiş sonlu elemanlar metodu ile yapılmıştır. MATLAB kodu çatlak büyümesinin belirlenmesi ve çatlağın bu büyüme doğrultusunda yeniden tanımlanması işlerini gerçekleştire bilmektedir. Çatlak yüzeylerini modellemede Heaviside fonksiyonundan yararlanıldı ve çatlak uçlarının tanımlamasında da dört Branch fonksiyonu tarafından yapıldı. Gerilme şiddeti faktörlerini hesaplamak için, yoldan bağımsız J-integral programa eklendi. Interacting integral sayesinde J-integral programa kolayca ilave edildi. Program karma mod gerilme şiddeti faktörlerini belirlemek için pek çok çatlak plaka için test edildi. Bundan sonra efektif gerilme şiddeti faktörüne dayalı bir model orantısız yükleme durumundaki bir yorulma çatlağının çatlak büyüme oranını ve çatlak büyüme açısını belirlemek için kullanıldı. Orantılı olmayan yükleme dört farklı durum ile sağlanabilir. Her durum için çeşitli yüklemeler test edildi ve bu 4 farklı durum birer örnekle sunulmuştur. Son olarak ta, orantısız yük altında yorulma çatlak büyümesini göstermede hangi Keff formülünün en uygun olduğunu belirlemek için, bir test durumu elde edildi.

Fatigue Crack Growth Under Non-proportional Loading Summary Numerical modeling of a fatigue crack growth under non-proportional loading has been done by implementing the extended finite element method (X-FEM) into a MATLAB code, which is capable of handling crack propagation. Heaviside function has been used to model crack faces inside elements and four branch functions has been applied to model crack tips inside elements. To handle the stress intensity factors, the path independent J-integral has been implemented into the program by the way of interacting integral. The program is tested for several cracked plate to determine the mixed mode stress intensity factors. After that a model based on effective stress intensity factor is succeeded to determine both crack growth rate and crack growth angle to illustrate the propagation of fatigue crack under non-proportional loading with high cycle. To sustain the non-proportional loading, the four cases are covered. For each case, several loadings are tested and in this paper each case has been presented with an illustrative example. Finally, a test case is derived to compare which of Keff formula is the most proper one to demonstrate the fatigue crack growth under non-proportional loading,