Fraktal geometrili yüzey ile kayma teması yapan elastik-plastik yarı-sonsuz ortamın mekanik ve termomekanik analizi
Mechanical and termomechanical analysis of elastic-plastic semi-infinite medium in sliding contact with fractal surface
- Tez No: 146528
- Danışmanlar: DOÇ.DR. HASAN SOFUOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yüzey Pürüzlülüğü, Fraktal Yüzeyler, Fraktal Geometri, Normal Temas, Elastik-Plastik Temas, Termomekanik Temas, Gerilme Şiddet Faktörü, Çatlak İlerlemesi, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Kuru Sürtünme, Surface Roughness, Fractal Surfaces, Fractal Geometry, Normal Contact, Elastic-Plastic Contact, Thermomechanical Contact, Stress Intensity Factor, Crack Propagation, Finite Element Method, Dry Friction
- Yıl: 2006
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüzeylerin sahip oldukları çok ölçekli pürüzlülükleri sebebiyle gerçek temas, pürüz teması olarak adlandırılan yüzey çıkıntılarının uçlarında meydana gelir. Yüzey pürüzlülüğünü ölçmek için geleneksel yaklaşımlarda kullanılan örnek uzunluğu, ölçü aleti çözünürlüğü ve istatistiksel parametrelerin ölçümünde deney aletinin etkisi bilindiği için, bu çalışmada mühendislik yüzeylerini çok daha gerçekçi olarak modellemek amacıyla bütün bu olumsuzlukları bertaraf eden fraktal geometri kullanılmıştır. Yüzey pürüzlülüğü ve sürtünme ısısının şekil değiştirme, gerilmeler ve yüzey-altı çatlak ilerlemesi üzerindeki etkilerini araştırmak amacıyla; pürüzlü yüzey ile yan-sonsuz ortamın temas analizi sonlu elemanlar yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, fraktal ve polinom geometri ile modellenmiş rijit pürüzlü yüzeyin homojen, elastik ve elastik-tam plastik pürüzsüz yan- sonsuz ortam ile normal ve kayma teması için 2-boyutlu bir sonlu elemanlar modeli geliştirilmiştir. Eşzamanlı mekanik ve termal yüzey yüklemelerinin yan-sonsuz ortamda oluşan von Mises eşdeğer gerilmesi, eşdeğer elastik ve elastik-plastik şekil değiştirmesi, basınç ve sıcaklık değerleri üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Bu çalışmada, sürtünme katsayısı, kayma mesafesi ve rijit pürüzlü yüzeyin yan-sonsuz ortam içindeki temas derinliği miktannın (girişim) şekil değişimine etkisi de incelemiştir. Ayrıca, yan-sonsuz ortamın yüzeyi altındaki yatay bir çatlağm yayılma davranışı mod I ve mod II gerilme şiddet faktörleri kullanılarak çalışılmıştır. Fraktal geometri kullanarak geliştirilen ve böylece pürüz etkileşimlerinin de dikkate alındığı daha gerçekçi bu yüzey modelinin, gerilme ve şekil değiştirme dağılımlan üzerindeki etkisi diğer modellerle karşılaştırmalı olarak irdelenmiş ve geçerliliği araştınlmıştır. Fraktal geometri kullanarak yapılan analizler sonucunda gerilme, şekil değiştirme, basınç ve sıcaklık değerleri için elde edilen dağılımların diğer yüzey modellerine göre son derece gerçekçi olduğu görülmüştür. Aynca, sürtünme ısısının temas alanının yanında temas basıncını ve gerilmeleri de arttırdığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Mechanical and Thermomechanical Analysis of Elastic-Plastic Semi-Infinite Medium in Sliding Contact with Fractal Surface Because of the multiscale roughness of most real surfaces, actual contact is confined at the summits of surface protrusions, commonly referred as asperity contacts. Recognizing the effect of the sample size, instrument resolution and experimental filter on the measurement of the statistical parameters used in traditional approaches to quantify the surface topography, fractal geometry was used to characterize rough surfaces in this thesis. Contact analysis of semi-infinite medium with rough surfaces were performed using finite element method in order to investigate the effects of surface roughness, frictional heating and subsurface cracking on the resulting stresses and deformation. In order to achieve this purpose a two-dimensional finite element model of the rigid rough surface characterized by fractal geometry and polynomial sliding over an elastic-plastic medium was developed. The von Misses equivalent stress, equivalent elastic/plastic strain, pressure and temperature occurred in the semi-infinite medium due to simultaneous mechanical and thermo mechanical surface loading were studied. In this study, the effect of friction coefficient, the sliding distance and the indentation depth called interference in the semi-infinite medium on to deformation were investigated. In addition to this, the propagation of horizontal crack under the semi-infinite medium surface was analyzed using mod-I and mod-II stress intensity factors. The effects of the rough surface model including asperity interactions developed by using fractal geometry for modeling rough surfaces on the stress and deformation distributions were discussed comparatively with other models and its validity was investigated. It was shown that the presented distributions obtained for the stresses, strains, pressures and temperatures are more natural than that of others. It was also presented that frictional heating increases the contact area, contact pressure and also stresses.
Benzer Tezler
- Süreksizlik yüzey pürüzlülüğünün modellenmesi ve makaslama dayanımı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Modelling of discontinuity surface roughness and investigation of its effects on shear strength
MURAT ÜNAL
Doktora
Türkçe
2000
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. BAHTİYAR ÜNVER
- Fraktal geometri ve hidrolik pürüzlülük
The Fractal geometry and the hydraulic roughness
SAİT ALANSATAN
- Betonun kırılma parametrelerinin değişik yöntemlerle belirlenmesi
Determination of fracture parameters of concrete using various methods
ÖMER FATİH ESER
Doktora
Türkçe
2002
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ TAŞDEMİR
- Şehirsel yerleşmelerde fraktal ve hücresel otomata yöntemi ile gelişme alanlarının belirlenmesi
Determination of urban development area by fractal and cellular automata method
MEHMET ALİ YÜZER
Doktora
Türkçe
2001
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. CENGİZ GİRİTLİOĞLU
- Fraktal yansıtıcı dizilerin saçılım özelliklerinin incelenmesi
Analysis of scattering properties of fraktal reflectarrays
CEMALETTİN SANDALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. BİRSEN SAKA