Düşen yükten etkilenen malzemenin şekil değiştirmesinin deneysel ve sayısal analiz metoduyla incelenmesi

Abstract

Deniz yapıları çarpma, çalkantı gibi dış kuvvetler haricindeki bazı operasyonlar sırasında meydana gelebilecek dinamik basınç yüklerinden muzdarip olmaya meyillidir. Gemi inşaatında çelik ve alüminyum yapıların darbe direncini iyileştirmek için maruz kalacağı dinamik etkinin ayrıntılı bir biçimde incelenmesi elzemdir. Bu araştırma, belirli yükselikten bırakılan kama biçimindeki katı cismin alüminyum plakalar üzerindeki çökme miktarını gözlemleme üzerinedir. Araştırma, deneysel, analitik ve sonlu eleman analiz programı vasıtası ile üç ayrı biçimde sonuca ulaştırılmış, ortaya çıkan veriler kaydedilerek birbiri ile kıyaslanmıştır. Deney materyalleri olarak, alüminyum plaka, serbest düşüş mekanizması, kuvvet ölçüm sensörü, ivme sensörü, kaynakçı kumpası, 3d yazıcı ve bilgisayar destekli bir takım programlar kullanılmıştır. Deneysel araştırma aşamasında, serbest düşüş ile bırakılan kamanın ağırlığı belirli aralık içerisinde artırılarak alüminyum lamalar üzerindeki çökme miktarı kaynakçı kumpası yardımıyla ölçümlenmiştir. Oluşturulan sistem matrisine göre tekrarlanan deneylerden alınan veriler ilgili matris düzenince kayıt edilmiştir. İlgili sistem matrisi sonlu eleman analiz programı yardımıyla modellenerek program üzerinde deneyler tekrarlanmıştır. Bu iki kısımdan elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak aradaki fark gözlemlenmiştir. Ayrıca şok faktörü metodu olarak literatürde yer alan ve dinamik kuvvetler etkisindeki malzemenin sehiminin analitik olarak hesaplanmasını sağlayan teknik yardımıyla ek bir hesaplamada bulunulmuştur. Alınan sonuçların deney ve analiz verileriyle tam olarak örtüşmediği tespit edilmiştir. Deney boyunca düşürülen yüklerin düşürülme yüksekliği sabit tutulmuştur. Deneyde yalnızca düşürülen kama cisminin ağırlığı değiştirilmiştir. Deney düzeneğinin makaralı sistem olarak tasarlanması nedeniyle kamanın ağırlığının azaltılması için sistem ağırlığının artırılması gerekmektedir. Bu sebeple kama cisminin ağırlığı değiştikçe sahip olduğu ivme de değişime uğramıştır. İvme değerinin değişmesi kamanın deney ürününe çarptığı andaki hız değerini değiştirmiş ve böylelilikle tesir eden net kuvvet miktarının beklenilenden daha farklı olmasına sebebiyet vermiştir. İvme sensörü sayesinde deney süresince kamanın sahip olduğu ivme değerlerine erişilmiştir. Kamanın sahip olduğu ivme değerleri ve zamansız hız denklemi vasıtasıyla kamanın lamaya çarpma anındaki hız değerleri saptanmıştır. Bu metod vasıtasıyla tüm deneyler için gerekli olan hız değerlerine erişilmiştir. Sayısal analiz kısmında kamanın lamaya temas ettiği aşamada bu hız değerleri kama üzerine uygulanarak deney düzeneğinin analiz programındaki simulasyona tanımı gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmanın amacı, malzeme üzerinde meydana gelen dinamik kuvvetin oluşturacağı çökme miktarının deneysel olarak incelenmesi ve sayısal analiz metoduyla hesaplamada bulunarak sonuçların karşılaştırılmasına dayanmaktadır. Bu çalışmanın sonucunda kapsamlı olarak hazırlanacak bir dinamik analiz simulasyonunun gerçek verilerle ilişkisi konusunda kayda değer veriler ortaya konmuştur.