Çatlağın Re-entrant ve Balpeteği Yapıların Mekanik Davranışlarına Etkisinin Sonlu Eleman Analizi

Abstract

Teknolojideki gelişmeler yeni malzemeler, daha hafif ve daha verimli yapıları ve ayrıca yeni üretim yöntemlerini gerektirmektedir. Bu çalışmada, topoloji optimizasyonu, düzenli balpeteği yapıları ve re-entrant yapılar hakkında araştırmalar yapıldıktan sonra düzenli balpeteği ve re-entrant yapılar tasarlanmış ve sonrasında Ti6Al4V malzeme, sonlu elemanlar analizinde kullanılmak üzere seçilmiştir. Sonlu elemanlar analizlerinde balpeteği ve re-entrant yapılara 1 mm, 1,5 mm ve 2 mm olmak üzere üç farklı kiriş kalınlığı atanmıştır. Ayrıca, modellerde çatlak oluşturulmuş ve sonrasında 2 boyutlu sonlu elemanlar analizleri y ekseni boyunca uygulanan çekme kuvvetleri altında hem çatlaklı hem çatlaksız balpeteği ve re-entrant yapılar için yapılmıştır. Daha sonra, çatlağın gerilme yığılma faktörü, gerilmeler, gerinimler ve yer değiştirmelere etkileri elde edilmiş ve düzenli balpeteği yapıların ve reentrant yapıların ökzetik davranışı karakterize edilmiştir. Ayrıca, her bir yapı için kiriş kalınlığındaki artış gerilme ve gerinimleri azaltmaktadır. Dahası, re-entrant yapılar geometrik özelliklerinden dolayı negatif poisson oranına sahiptirler ve çatlağın re-entrant yapıdaki eşdeğer gerilmeye etkisi balpeteği yapısına kıyasla dikkate değer bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Sonuç olarak, sadece 1mm kiriş kalınlığına sahip balpeteği yapısında analizlerden elde edilen gerilme yığılma faktörünün balpeteği yapının kırılma tokluğundan büyük olmasından dolayı kırılma gözlemlenmesi beklenmektedir.