Mekanik Yorulma Hakkında Her Şey – 2

Mekanik yorulma makalemizin 2. bölümünde sınıflandırma detaylarına yer veriyoruz. Eğer ilk bölümünü halen incelemediyseniz, buraya tıklayarak ilgili makaleyi ziyaret edebilirsiniz. Şimdi mekanik yorulma sınıflarıyla devam edelim.

Mekanik Yorulmanın Sınıflandırılması:

• Monotonik Kırılma Davranışı

• Çok Düşük Döngü (Çevrim) Yorgunluğu / Ultra Düşük Döngü Yorgunluğu

• Düşük Döngü Yorgunluğu

• Yüksek Döngü Yorgunluğu

• Çok Yüksek Döngü Yorgunluğu / Ultra Yüksek Döngü Yorgunluğu

Monotonik Kırılma Davranışı

Bir malzemenin gerilmeye veya yüklemeye karşı gösterdiği davranışa denir. Monotonik bir yüklemede, yükleme sürekli ve tek yönlüdür, boşaltma söz konusu değildir. Bu yüzden monotonik kırılma davranışı erken çatlak ilerleme aşamasındadır ve çoklu çatlak çekirdeklenme bölgeleri sergilemesi daha olasıdır.

Çok Düşük Çevrim Yorgunluğu

Genellikle yüz adet çevrimden az olan çok düşük sayıdaki çevrimler altındaki bu yüklemeler, aşırı plastik deformasyonlara sebep olmaktadır. Bunun sonucunda malzeme sünek kırılma özelliği göstermektedir.  Benzer olarak, Köprü Taşıyıcılarında, Ultra Düşük Çevrimli Yorulma ile oluşan köprü yıkılmaları, insan ölümleri ve ekonomik kayıplara neden olan kırılmalar da gözlemlenmektedir.

Düşük Çevrim Yorgunluğu

Düşük döngü yorulma modelinde çevrim sayısı 10⁴ ve altında ortaya çıkmaktadır. Plastik bölgede gerilmedeki büyük değişiklikler stresteki küçük değişikliklerle de meydana gelebilir. Bu yüzden gerilme seviyesi genellikle plastik aralıktadır ve yüksek plastik gerilmeler daha kısa ömre neden olduğundan düşük çevrimli yorulma hesabı gerinim üzerinden hesaplanmaktadır.

Yüksek Çevrim Yorgunluğu

Yüksek çevrimli yorulma modelinde çevrim sayısı 10⁴’ten büyük olan tekrarlarda stresin düşük ve malzemenin öncelikle elastik olduğu yorulma durumlarında gerçekleşmektedir. Bu tip yorulmaya dönen veya titreşen elemanlar örnek olarak gösterilmektedir.

Çok Yüksek Çevrim Yorgunluğu

Çelik ve alaşımları için genellikle yorulma S-N eğrisinin 10⁷ çevrimden sonra yatay hale geldiği kabul edilir. Ancak, demir dışı ve diğer malzemeler için, 10¹⁰ çevrime kadar sürekli azalan bir S-N eğrisi elde edilir. Birçok havacılık, lokomotif, otomotiv ve biyomedikal yapıların yorulma ömrü 10⁸ çevrimi aşabilir. Uzun ömürlü yorulma davranışının belirlenmesi, bileşenlerin ve yapıların daha iyi anlaşılması ve tasarımı için son derece önemlidir.

Son yıllarda 10⁷ ile 10¹⁰ çevrim arasındaki çok yüksek döngü yorgunluğu davranışı ve çok düşük çatlak büyüme hızları (10^-12 ile 10^-9 çevrim) çeşitli malzemelerde araştırma ilgisini çekmektedir. Bu, çok yüksek çevrim yorgunluğu olarak adlandırılır. Çevrim sayısının bu aralıklarda olması nedeniyle, bazı malzemeler için sonsuz ömür kriterine dayalı güvenli bir ömür tasarımının artık var olmadığı yönünde büyüyen bir anlayış vardır. Bu malzemeler, birçok döngüde (10⁶ ile 10⁹) bile sürekli azalan bir gerilme-ömür tepkisi sergilerler.