Yük gemisi konstrüksiyonunda kullanılan çeliklerin çatlak ilerleme dirençleri açısından incelenmesi
Examination of steels used in cargo ship construction in terms of crack propagati̇on resistance
- Tez No: 1020621
- Danışmanlar: PROF. DR. M. HÜSNÜ DİRİKOLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar analizi, Sonlu elemanlar yöntemi, Yük gemileri, Çatlak analizi, Çelik, Finite element analysis, Finite element method, Cargo vessels, Crack analysis, Steel
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gemi konstrüksiyonları, değişken dalga yükleri, dinamik zorlamalar ve korozif deniz ortamı nedeniyle yüksek yapısal güvenlik gerektiren mühendislik sistemleridir. Bu yapılarda kullanılan çeliklerin çatlak oluşumu ve ilerlemesine karşı gösterdiği direnç, gemi gövde bütünlüğünün korunması açısından belirleyici bir rol oynamaktadır. Bu tez çalışmasında, yük gemisi konstrüksiyonlarında yaygın olarak kullanılan Grade A, AH36 ve DH36 sınıfı gemi çeliklerinin çatlak ilerleme dirençleri kırılma mekaniği temelli sayısal analizler yoluyla karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çalışmada Lineer Elastik Kırılma Mekaniği (LEKM) yaklaşımıyla iki boyutlu çatlaklı levha modeli oluşturulmak suretiyle sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Genel gerilme ve deformasyon dağılımları ANSYS yazılımı ile hesaplanmış, çatlak ucu parametreleri ve gerilme şiddeti faktörleri ise FRANC2D programı aracılığıyla belirlenmiştir. Çatlak ucu bölgesinde ağ yoğunlaştırması uygulanmış ve quarter-point eleman yaklaşımı kullanılarak gerilme tekilliğinin doğru temsil edilmesi sağlanmıştır. Analizlerde düzlem şekil değiştirme yaklaşımı esas alınmış ve yükleme seviyesi malzemenin akma dayanımının altında tutularak lineer elastik koşullar korunmuştur. Her üç çelik türü için aynı geometri, aynı başlangıç çatlak boyutu ve aynı yükleme koşulları uygulanarak karşılaştırılabilir sonuçlar elde edilmiştir. Mode I (KI) ve Mode II (KII) gerilme şiddeti faktörleri hesaplanmış, KI değerleri malzemelerin kritik gerilme şiddeti faktörü ile karşılaştırılacak Kırılma Tokluğu faktörleri (KIC) ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca ΔK değerleri esas alınarak Paris-Erdogan yaklaşımı çerçevesinde yorulma çatlak ilerleme eğilimleri değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, yüksek mukavemetli AH36 ve özellikle DH36 çeliklerinin daha yüksek Kırılma Tokluğu (KIC) değerleri ve dolayısıyla daha yüksek KIC/KI oranları sergilediğini göstermiştir. Paris eğrileri incelendiğinde DH36 çeliğinin en düşük çatlak ilerleme hızına sahip olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, yüksek mukavemetli gemi çeliklerinin kırılma güvenliği ve yorulma performansı açısından daha avantajlı olduğu ortaya konmuştur. Çalışma, gemi yapımında malzeme seçiminde kırılma mekaniği temelli sayısal analizlerin önemini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Ship constructions are engineering systems that require high structural safety due to variable wave loads, dynamic stresses, and the corrosive marine environment. The resistance of steels used in these structures against crack initiation and propagation plays a decisive role in maintaining the integrity of the ship's hull. In this thesis study, the crack propagation resistance of Grade A, AH36, and DH36 ship steels—commonly used in cargo ship constructions—was comparatively investigated through fracture mechanics-based numerical analyses. The study was carried out using the Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) approach by creating a two-dimensional cracked plate model and applying the Finite Element Method (FEM). General stress and deformation distributions were calculated with ANSYS software, while crack tip parameters and stress intensity factors were determined using the FRANC2D program. Mesh refinement was applied in the crack tip region, and the quarter-point element approach was used to accurately represent stress singularity. Analyses were conducted under plane strain conditions, and the loading level was kept below the yield strength of the material to preserve linear elastic conditions. For all three steel types, the same geometry, initial crack size, and loading conditions were applied to obtain comparable results. Mode I (KI) and Mode II (KII) stress intensity factors were calculated, and KI values were compared with the Fracture Toughness factors (KIC) of the materials. Additionally, fatigue crack growth tendencies were evaluated within the framework of the Paris-Erdogan approach, based on ΔK values. The findings revealed that high-strength AH36 and especially DH36 steels exhibited higher Fracture Toughness (KIC) values and therefore higher KIC/KI ratios. Examination of the Paris curves showed that DH36 steel had the lowest crack growth rate. Consequently, high-strength ship steels were demonstrated to be more advantageous in terms of fracture safety and fatigue performance. The study highlights the importance of fracture mechanics-based numerical analyses in material selection for shipbuilding.
Benzer Tezler
- Dokuma kumaşlarda örgü tipinin ham kumaşın boyutları ve geometrik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
EMEL ÖNDER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Trafik tıkanıklığının ekonomik analizi ve tıkanık kent içi yolların fiyatlandırılması
Başlık çevirisi yok
HASAN ERTÜRK
- Üzüm sularının pastörizasyonu ve kontsantresi sırasında hidroksimetilfurfural oluşumu üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
ŞERİFE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN URAL