Mod-I/II/III CTST numunesi strain-gage doğrulama çalışması

Bu bölümde, ön çatlaksız CTST numunesi ile strain-gage uygulaması gerçekleştirilerek simülasyon sonuçlarının deney sonuçlarını karşılayıp karşılamadığı ile ilgili doğrulama çalışması yapılmıştır. Mod-I/II/III yüklemesinde yükleme kombinasyonu geniş bir yelpazede olduğu için 2 adet yükleme açısı belirlenerek bu

yükleme açıları için strain-gage doğrulama çalışması gerçekleştirilmiştir. Belirlenen yükleme açıları, "mod-I/II=45°, mod-II/III=45° ve mod-I/III=45°" ve mod-III etkisi 30° daha artırılarak "mod-I/II=45°, mod-II/III=75° ve mod-I/III=45°" yükleme durumlarıdır. Öncelikle ön çatlaksız 25 mm kalınlıktaki CTST numunesi ile tutucu, pim ve cıvatalar kullanılarak daha önceki simülasyonlarda olduğu gibi modelleme, bölüntüleme (meshleme), yüzey ilişkisi (contact) tanımlama gibi işlemler birebir uygulanarak, belirlenen yükleme açılarında 10 kN yüklemede gerilme analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz sonrası numunede oluşan asal gerilmeler ve yönleri belirlenerek strain-gagelerin yerleştirileceği yer ve açılar belirlenmiştir. Gerilme analizi öncesinde bölüntülenmiş (meshlenmiş) konfigürasyonların farklı açılardan görünümü ve belirlenen strain-gagelerin yerleştirileceği yer ve açılar Şekil 2.104.'te verilmiştir. Mod-I/II=45°, mod-II/III=45° ve mod-I/III=45° yükleme durumu için numunenin ön yüzeyine 3, sırtına 1 adet ve I/II=45°, II/III=45° ve mod-I/III=75° yükleme durumu için numunenin arka yüzeyine 3 adet olmak üzere numuneye toplam 7 adet strain-gage yerleştirilmiştir.

Şekil 2.104. Strain-gage uygulaması için oluşturulan sonlu eleman modelleri ve analiz sonrası strain-gagelerin yerleştirileceği yerlerin belirlenmesi, (a) I/II=45°, II/III=45° ve I/III=45°, (b) mod-I/II=45°, mod-II/III=75° ve mod-I/III=45° yükleme durumu.

113

Şekil 2.104. Strain-gage uygulaması için oluşturulan sonlu eleman modelleri ve analiz sonrası strain-gagelerin yerleştirileceği yerlerin belirlenmesi, (a) I/II=45°, II/III=45° ve I/III=45°, (b) mod-I/II=45°, mod-II/III=75° ve mod-I/III=45° yükleme durumu. (Devamı)

Deney esnasında yükleme sıfırdan başlayarak ikişer kN artırılarak 10 kN yüke çıkarılmış, daha sonra ikişer kN azaltılarak yüksüz konuma getirilmiştir. Şekil 2.105.'te her iki yükleme durumu için gerçekleştirilen deneylerden bir kesit görüntüsü verilmiştir.

Şekil 2.105. Strain-gage deneyleri esnasında cihazın ve test sisteminin genel görünümü.

Şekil 2.106.'da numuneye yapıştırılan strain-gagelerin yakın görünüşü verilmiştir. Numune ön yüzeyinde çentik ucuna yakın kısımda yer alan strain-gageten hatalı ölçüm alındığı için, bu strain-gageten alınan ölçümler değerlendirmeye alınmamıştır. Ayrıca numune ön yüzeyinin alt kısmında yer alan ve numune arka yüzeyinin üst

kısmında yer alan strain-gagelerin lehimi attığı için bu strain-gagelerden veri alınamamıştır.

Şekil 2.106.Her iki yükleme açısı için numuneye yapıştırılan strain-gagelerin görünümleri.

Uygulanan farklı yükler sonucunda deney esnasında strain-gagelerden ölçülen direnç değerlerinin değişen yüklere bağlı olarak zamanla değişim grafiği Şekil 2.107.'de verilmiştir. Bu şekilde hem yüklemeler arasında birim şekil değişiminin lineer değişip değişmediği kontrol edilmekte hem de ilgili değerler simülasyon sonucu ile mukayese edilerek her bir yük aralığındaki % fark hesaplanabilmektedir.

(a) (b)

Şekil 2.107. Deney esnasında strain-gagelerden ölçülen direnç değerlerinin değişen yüklere bağlı olarak zamanla değişim grafiği, (a) I/II=45°, II/III=45° ve I/III=45°, (b) I/II=45°, mod-II/III=75° ve mod-I/III=45° yükleme durumu.

Simülasyonlar 10 kN yükleme durumunda gerçekleştirildiği için, deney sonrası herhangi iki yük arasındaki birim şekil değişimi hesaplandıktan sonra aradaki yük farkının 10 kN olması durumunda beklenen değer, lineer interpolasyon yöntemiyle

115

edilebilmektedir. Tablo 2.22.'de öncelikle, yüksüz durumdan 10 kN yüke kadar artış esnasındaki her bir yük farkına karşılık gelen birim şekil değişim (strain) değerleri her iki yükleme durumu için ölçülerek, simülasyondan elde edilen birim şekil değişim değerleri ile karşılaştırılması verilmiştir. Son olarak ise yüksüz durum referans alınarak 10 kN'a kadar olan her bir artış için oluşan birim şekil değişimleri karşılaştırılmıştır. Simülasyon 10 kN yükte gerçekleştirildiği için, deneyde 0-10 kN arası elde edilen değerler referans alınarak karşılaştırma yapılmış ve değerler arasındaki % fark son satırda verilmiştir. Mod-I/II=45°, II/III=45° ve

mod-I/III=45° yükleme durumu için (Tablo 2.22.a) elde edilen sonuçlar

değerlendirildiğinde, numune ön yüzeyinin üst kısmında yer alan strain-gage yaklaşık %8, sırtında yer alan strain-gageden alınan ölçümlerde ise yaklaşık %3 hata oranı ile analiz ve deney sonuçlarının örtüştüğünü göstermektedir. Mod-I/II=45°, mod-II/III=75° ve mod-I/III=45° yükleme durumunda ise (Tablo 2.22.b), numune arka yüzeyinin alt kısmında yer alan strain-gageten alınan ölçümlerde %6,5 hata oranı ile simülasyon ve deney sonuçlarının örtüştüğü görülmektedir. Numune arka yüzeyinin üst kısmında yer alan strain-gage için ise simülasyon ve deney sonuçları arasında yaklaşık %22,6 fark gözlenmiştir. Numune sırtına yerleştirilen strain-gage ise mod-I/II=45°, mod-II/III=45° ve mod-I/III=45° yükleme açısında gerçekleştirilen analiz sonucuna göre yerleştirilmiştir. Numune sırtına yerleştirilebilecek strain-gage alanının dar olmasından dolayı bu yükleme açısı için numune sırtına ikinci bir strain-gage yerleştirilmemiş ve mevcut strain-strain-gageten veriler alınmıştır. Bu verilere göre numune sırtında yer alan strain-gage için ise simülasyon ve deney sonuçları arasında yaklaşık %24 fark gözlenmiştir.

Tablo 2.22. Simülasyondan elde edilen birim şekil değişimi değerleri ile deneyde ölçülen değerlerin karşılaştırılması (a) I/II=45°, II/III=45° ve I/III=45°, (b) I/II=45°, mod-II/III=75° ve mod-I/III=45° yükleme durumu.

Tablo 2.22. (Devamı)

(b)