Fraktal Geometrili Yüzey ile Kayma Teması Yapan Elastik-Plastik Yarı-Sonsuz Ortamın Mekanik ve Termomekanik Analizi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2006

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Alaettin Özer

Danışman: Hasan Sofuoğlu

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. 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.