İnce Ve Kalın Kutu Kesitli Helislerin Karışık Sem İle Analizi

Abstract

Mühendislik uygulamalarında önemli görevlere hizmet eden helisel yaylar, inşaat mühendisliğinde de yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada, Timoshenko çubuk varsayımını esas alan bir fonksiyonel kullanılarak ince ve kalın cidarlı kutu kesitli elastik konik helisler karışık sonlu eleman metoduyla incelenmiştir. Kutu kesitin burulma eylemsizliği momentinin hesabında et kalınlığı ince iken kullanılan ve uygun sonuçlar veren ampirik formüller, et kalınlığı arttıkça gerçekçi sonuçlar vermekten uzaklaşmaktadır. Çözüm burulma rijitliğini Poisson denklemi üstünden elde etmek olabilir. Poisson denklemi sonlu eleman metoduyla çözülerek, kutu kesitlerin burulma rijitliği hesaplanmış, et kalınlığı ince ve kalın kesitli helis problemi ele alınarak sayısal uygulamalar üstünden burulma rijitliğinin önemi vurgulanmıştır.

Helical springs which serve important tasks in engineering applications, are widely used in civil engineering. In this study, analysis of elastic conical helixes with thin and thick box shaped cross section is investigated by using the mixed finite element formulation based on Timoshenko beam theory. The empirical formulas used in the calculation of torsional inertia for thin-box section give realistic results, but diverge with increasing thickness. To overcome this problem, Poisson equation can be used. To calculate the moment of torsional inertia, Poisson equation is solved by using the finite element method and numerical examples are solved for thin and thick box sections. The importance of the torsional rigidity in the helix problems is emphasized.