Yay tahrikli bir darbe deney cihazının tasarımı, geliştirilmesi ve verimliliğinin araştırılması

Abstract

Mühendislik malzemelerinin kısa süreli dinamik yükler altındaki davranışlarını ve dayanımlarını belirlemek mühendislik tasarımları için oldukça önemlidir. Bu özelliklerin belirlenmesiyle Savunma Sanayi, Petrol ve Gaz endüstrisi, Kimyasal ve Nükleer Tesisler, Darbe ve Patlama Mühendisliği, İnşaat ve Yapı Sektörü, Makine-İmalat Sektörü, Havacılık Sektörü, Otomotiv Sektörü ve Üniversitelerin AR-GE laborauvarları için de ayrıca hayati bilgiler elde edilmekte ve bu sektörlerin/alanların gelişiminde çok büyük katkılar sağlamaktadır. Gerçek hayatta malzemelerin ve bu malzemelerden üretilmiş çeşitli elemanların kısa süreli dinamik yükler altındaki davranışlarını belirlemek için çeşitli deney yöntemleri mevcuttur. Bu yöntemler; patlatma, sarkaç yöntemi, ağırlık/kütle düşürme, hava basınçlı yöntemler, hidrolik aktuatör ve yay tahrikli olabilmektedir. Bu tez kapsamında, yeni bir yay tahrikli darbe deney cihazı geliştirildi ve mevcut kısa süreli dinamik yük için uygulanan deney yöntemlerine göre çeşitli üstünlükleri ortaya koyuldu. Tasarlanan cihaz, malzemelerin (seramik, metal, plastik, kompozit vs.) veya bu malzemelerden yapılmış çeşitli elemanların yatay darbe etkileri altındaki davranışlarını deneysel olarak elde etmek için kullanılabilecektir. Bu deney cihazı, kullanıcının talebine göre uygulanacak darbe yükünde hız, kütle, temas yüzeyi geometrisi ve temas rijitliği deney parametrelerinin kolay bir şekilde çeşitlendirilmesine imkan tanımaktadır. Ayrıca cihaz deney uygulanacak numuneleri cihaza bağlarken kullanıcıya bu konuda da çeşitlilik sağlamaktadır. Cihaz belirli karakteristiklere sahip yaylara depolanan enerji ile bir kütlenin yer çekiminden bağımsız olarak yatayda tek doğrultuda fırlatılması ilkesi ile çalışmaktadır. Fırlatılan kütlenin etkidiği deney numunelerine hangi hızla çarptığı ve çarpışma sırasında numune üzerinde oluşturduğu yük-zaman verileri uygun ve kolayca alınmaktadır. Tez çalışması kapsamında geliştilen cihazın çalışma verimliliğini araştırmak için fırlatılan farklı kütlelerin hızları farklı yay germe miktarlarına göre ölçüldü. Yapılan ölçümler değerlendirildiğinde cihazın kütle, hız ve yay germe miktarı gibi parametrelere göre öngörülebilir bir şekilde çalıştığı ortaya koyuldu. Ek olarak cihaz ile çelik plaka, lamine cam ve prekast donatılı gazbeton (PDG) panel ve duvar kağıdı gibi birçok sektörde kullanılabilen elemanlar üzerinde deney yapılarak sınandı. Deneylerde yayın istenilen düzeyde gerilip serbest bırakılabilmesi, fırlatılan kütlelerin hızlarının kolay bir şekilde ve yeterli doğrulukta ölçülebilmesi, darbe yükü verilerinin ölçülebilmesi ve farklı deney başlıklarının kolay bir şekilde deney cihazına adapte edilebilmesi deney cihazının malzemelerin ve bu malzemelerden yapılan çeşitli elemanların kısa süreli dinamik yükler altında davranışlarının belirlenmesi konusunda önemli bir geliştirme olduğu ortaya koyuldu.