1. DİNAMİK ZORLAMAYA
MARUZ
MAKİNA ELEMANLARI
TASARIMI

2. HAZIRLAYANLAR
030720503 AHMET BAHAR
030820592 ŞEYDA SAATÇI
030820596 ONUR BEŞTEPE
DANIŞMAN
DOÇ. DR. GÜLTEKİN KARADERE
BURSA 2012

3. 1. YORULMALAR

4. • Mühendislik alanında kullanılan malzemelerin
ömürleri hakkında bilgi sahibi olmak çok
önemlidir. İlk akla gelen örnek olarak uçaklar
düşünülebilir. Ufak bir cıvatanın uçak seyir
halinde iken yorulma dolayısı ile kopmaya
maruz kalması çok büyük facialara yol açabilir.
Bunu engellemenin yolu cıvatanın, ömrü
tükenmeden değiştirilmesidir.

5. • Makine elemanları genel olarak değişken yüklerin
ve gerilmelerin etkisi altındadır. Elemana etki
eden yükler statik olsa bile kesitinde meydana
gelen gerilmeler değişken olabilir. Örneğin, dönen
bir mile etki eden statik yükün oluşturduğu
gerilmeler tam değişkendir. Değişken gerilmelerin
etkisi altındaki elemanlarda bunların maksimum
değerleri değil tekrar sayısı önemlidir. Çevrimsel
olarak değişen gerilmeler malzemenin içyapısında
bazı yıpranmalara sebep olur. Böylece kopma
olayı statik sınırların çok altında meydana gelir.
Değişken gerilmelerin etkisi altında malzemenin
içyapısındaki değişikliklere yorulma ve elemanın
kopuncaya kadar dayandığı süreye de ömür adı
verilir. Elemanın ömrü genellikle çevrim sayısı ile
tarif edilir.

6. • Yorulma olayında çatlak genellikle yüzeyde bir
pürüzde, bir çentikte, bir çizikte, bir kılcal
çatlakta veya ani kesit değişimlerinin olduğu
yerlerde başlar. Çatlak teşekkülü için aşağıdaki
üç ana faktör gereklidir.
• a) Yeterli derecede yüksek bir çekme gerilmesi
(anma gerilmesi),
• b) Uygulanan çevrimsel gerilmenin oldukça
geniş değişimi veya dalgalanması,
• c) Uygulanan gerilmenin yeteri kadar büyük
tekrarlanma sayısı.

7. 2.MAKİNE ELEMANLARINDA
MUKAVEMET HESABI

8. 2.1.Genel hesap Yöntemleri
• Makine elemanlarında mukavemet hesaplarının iki
amacı vardır:
1. Bir konstrüksiyonda öngörülen elemanın
taşıması, iletmesi gereken kuvveti veya
momenti, istenen süre boyunca emniyetli bir şekilde
taşıyabilmesi için hangi malzemeden ve hangi
boyutlarda imal edilmesi gerektiğinin belirlenmesi
2. İmal edilmiş bir elemanın düşünülen işletme şartları
altında hangi kuvvet veya momente emniyet sınırlarını
aşmadan, ne kadar süre taşıyabileceğinin
belirlenmesi(maksimum zorlanmanın belirlenmesi)’dir.

9. • Makine elemanlarına fonksiyonlarına göre
dışarıdan noktasal bir kuvvet(tekil kuvvet),
alana yayılı yük veya çeşitli kütlesek kuvvetler
etkiyebilir. Bu kuvvetler elemanın her
kesitinde farklı deformasyonlar oluşturur. İç
kuvvetler ise bu deformasyona karşı koyarlar.
Deformasyona karşı koyan bu iç kuvvetlerin
birim alana düşen miktarına gerilme denir.
Makine elemanına etkiyen yükler elemanda
çeşitli gerilmeler doğurur.

10. • Çeki Gerilmesi : Elemanın bir ekseni doğrultusunda etkiyen çeki
kuvvetlerinin eksene dik kesitte oluşturduğu gerilmedir.
• Bası Gerilmesi : Çeki gerilmesine benzer şekilde elemanın bir
ekseni doğrultusunda etkiyen bası kuvvetlerinin eksene dik kesitte
oluşturduğu gerilmedir.

11. • Eğilme Gerilmesi : Kiriş, travers, aks, mil v.b.
elemanlarda kesme kuvvetleri eğilme momentleri
oluştururlar.

12. • Burulma Gerilmesi : Bir kiriş, çubuk veya mil iki ucundan karşı yönlere
yönelik birer kuvvet çifti ile zorlanıyorsa kuvvet çiftlerinin oluşturduğu
momente dik kesitler burulmaya zorlanır.
• Kesme Gerilmesi : Kesme kuvvetleri etkidikleri noktada kesme
gerilmesine neden olurlar. İncelenen düzlem içinde bir gerilme olduğunda
kesme gerilmesi kayma gerilmesidir.

13. 2.2. Kuvvetin Zamanla Değişimi, Statik Yük, Dinamik
Yük
• a)Sürekli artan kuvvet: Numuneye sıfırdan başlayarak kalıcı deformasyon
meydana gelinceye kadar sürekli artan bir kuvvet etki eder. Kuvvet daha da
arttırılınca kopma meydana gelir.
• b)Statik kuvvet: Değeri zamanla değişmeyip sabit kalan kuvvetlerdir.
Etkiyen kuvvet statik karakterli ise oluşturduğu gerilmenin malzemenin
emniyet gerilmesinden küçük olup olmadığı kontrol edilir
• c) Dinamik kuvvet: Değeri zamanla değişen kuvvetlerdir. Makine
elemanlarına etkiyen dinamik kuvvetlerde değişme çoğunlukla
periyodiktir. Örneğin bir taşıt mili taşının ağırlığı nedeniyle eğilmeye
zorlanacaktır. Eğilme momentinin değeri ve yönü sabittir ancak mil
döndüğü için milin her bir noktasındaki eğilme gerilmesi maksimum bir
bası gerilmesi ile maksimum bir çeki gerilmesi arasında, milin dönme
frekansıyla değişen zorlamaya uğrayacaktır.

14. 2.3. Makine Elemanlarında Çentik Ve Büyüklük Etkisi
• Mukavemet hesapları,elemanların basit ve
düzgün parçalar oluşundan hareket edilerek
kolayca yapılabilir. Malzemelerin mukavemet
değerleri de standart düzgün numunelerden elde
edilmiştir. Ne var ki gerçek makine parçaları basit
silindirler veya prizmalar şeklinde değildir.
Örneğin geometrik açıdan en basit eleman
diyebileceğimiz mil de bile faturalar, kama
yuvaları,çevresel yuvalar, kanallar, yivler,
merkezden geçen pim delikleri vs. mevcuttur.

15. Resimlerde krank biyel kolu
(sağda) ve üzerinde kama ve
faturalar olan bir iş mişi (aşağıda)
gösterilmektedir

16. • Makine elemanlarında deneylerle elde edilen sonuçlar, yer
yer nominal gerilmelerden çok daha büyük gerilmelerin
varlığını göstermiştir ki bunun nedeni parçalardaki
geometrik düzgünsüzlüklerdir. Çentik genel adıyla
tanımlanan bu düzgünsüzlükler, iç çentikler ve dış çentikler
olarak ikiye ayrılır.
• İç çentikler malzemenin içindeki boşluklar, atom yerleşim
hataları, iç gerilmeler vb. dir. İç çentiklerin etkenliği;
malzemenin cinsi, kalitesi ile birlikte literatürde mukavemet
değerleri verilirken dikkate alınır.
• Dış çentikler ise konstrüksiyon gereği delikler, yuvalar, kesit
değişiklikleri, yüzey pürüzleri vb. gibi parçanın imalatı
esnasında oluşan geometrik değişikliklerdir ki
hesaplamalarda bunların göz önüne alınması gerekir.
Makine elemanlarında anılan çentikler bu tür dış
çentiklerdir.

17. 2.7.1 Emniyet Katsayısı
• Tüm hesaplamalarda nominal gerilme
değerlerinin malzeme mukavemet değerlerinden
küçük olması istenir. Yani mukavemet değeri
nominal gerilmenin S katı büyük olmalıdır. Burada
S emniyet katsayısıdır. S; mühendislik
deneyimlerine bağlı olarak belirlenir. Tecrübesiz
mühendis, emniyet katsayısını büyük seçmekle
hesapladığı elemanı tehlikeden uzak tuttuğu
kanısındadır. Ancak bu sefer de gereksiz büyük
boyutlar ortaya çıkabilir ki bu da fazla malzeme
kullanılmasına neden olur.

18. 3. DEĞİŞKEN ZORLAMA

19. • Malzemelere ait Gerilme - Gerimin diyagramlarının
elde edilmesi için yapılan çoğu test yönteminde yük
yavaşça uygulanır, bu sayede germimin tamamıyla
artması için yeterli zaman verilmiş olur.
• Uygulamalarda ise şartlar sıkça değişir. Gerilmeler
belirli seviyeler arasında değişir yada diğer bir deyişle
"dalgalanır". Mesela dönen bir milin üzerindeki
herhangi bir metal kordonu eğilme yüklemesi etkisi
altında iken, milin her bir dönüşü neticesinde hem
çekme nemde basma zorlanmasına maruz kalırlar. Eğer
elektrik motoruna bağlı mil dakikada 1725 devirle
dönüyorsa bu lifler her dakika 1725 kez çekme ve
basma zorlanmasına maruz kalıyor demektir.

20. • Sık sık makine elemanlarının tekrarlı veya dalgalı
gerilmeler nedeniyle hasara uğradıklarına
rastlanmaktadır. Analizler sonucu görülmektedir ki
malzemenin gerçekte maruz kaldığı gerilmeler
maksimum çekme etkisinin altındadır. Bu hasarlarda
dikkati çeken en önemli nokta ise gerilmelerin oldukça
büyük sayıda tekrarlanmış olmasıdır. Bu tür hasarlara
YORULMA HASARLARI adı verilir.
• Makine parçalan statik yükler altında hasara
uğramadan önce yapısal birtakım değişiklere maruz
kalırlar. Akma sınırını geçen bir gerilime maruz kalınca
parçada plastik şekil değişimleri söz konusu olur. Bu
sayede statik gerilmeler nedeniyle oluşan basarlar gizli
bir ikaz verirler. Fakat yorulma hasarlarında bu çeşit bir
ikaz söz konusu değildir. Bu ikaz çok ani ve de büyüktür,
bu yüzden tehlikelidir.

21. Metallerde Yorulmaya Giriş
• Statik yükler sonucu meydana gelen kırılmalar için yapılan
deneyde, deney parçamız kırılan ya da plastik deformasyona
uğrayana kadar yük uygulanır. Elde edilen bilgi ile
oluşturduğumuz ampirik formül ve diyagramlar ile gerçek
uygulamalarda gerçeğe yakın sonuçlara ulaşmamızı sağlar.
• Ancak bu durum zamanla değişen yükler için böyle değildir.
Dönen bir milin dış kısmında ufak bir alanı düşündüğümüzde
buradaki gerilmelerin milin dönmesiyle birlikte değiştiğini
yada dalgalandığını düşünebiliriz. Bunlar genel ismiyle
dinamik gerilmeleri oluşturur. Makine elemanlarında
meydana gelen kırılmaların çoğunun bu tekrar eden yada
dalgalanan kuvvetlerin oluşturduğunu söyleyebiliriz.
•Statik olarak kırılan bir parçanın kırılmadan önce eğilerek
uyarı verdiğini görebiliriz, fakat dinamik gerilmeler uyarı
vermez ve bir anda gerçekleşir. Bu yüzden daha tehlikelidir.

22. Metallerde Yorulmaya Giriş
• Yorulma kırılması gevrek kırılma gibi boyun vermeden ve gerilme yüzüne
dik düz bir yüzey oluştursa da aslında gevrek kırılmadan farklı olarak 3
aşamadan oluşmaktadır.
1. Aşamada en zayıf noktada plastik şekil değiştirme ile birkaç mikroçatlak
oluşur. Bu çatlaklar bu noktada gözle görülemeyecek seviyededir.
2. aşamada mikroçatlaklar makroçatlaklara genişleyerek siyah, ara ara
beyaz dalgalı bir görünüm oluşturur.
3. Aşamada artık malzemede çatlakların oluştuğu kesitte statik yükü
kaldıramayacak kesit ani bir kırılma ile beyaz parlak bir görüntü oluşturur.
Bu son kırılma gevrek, sünek yada her ikisi şeklinde oluşabilir.
• Çatlakların oluşma hızı ve yönü genel olarak belli bölgede yoğunlaşan
gerilmelere bağlı olmakla birlikte burulma ile oluşan yorulmalarda
burulma yönü bile çatlakların oluşma formatını değiştirir. Bununla
beraber değişken çalışma sıcaklıkları, korozif ortam ve yüksek dönme
hızları da çatlağın büyümesini hızlandıran etmenlerdir

23. Yorulma Ömrü Metodları
• Yorulma ömrünü belirlemede 3 yöntem kullanılır. Bu metodlar
belli sabit bir yük altında devir sayısı, N, olarak parçanın
kırılma ömrünü tahmin etme girişimleridir. 1 ≤ N ≤ 103
arasındaki devirler düşük devirli yorulma, 103 üstündeki
devirlerde yüksek devirli kırılma olarak düşünülebilir.
1. Gerinim-ömür metodu
2. Gerilme-ömür yaklaşımı
3. Lineer statik kırılma mekaniği metodu
1.Gerinim-ömür metodu: Bölgesel olarak detalı bir plastik
deformasyon analizi ile gerilme ve gerinim de hesaba
katılarak kalan ömür bulunmaya çalışılınır. Düşük devirli
uygulamalarda iyi sonuçlar verir fakat genel olarak
yorulmanın doğasını anlamak için kullanılır.

24. 2. Gerilme-Ömür Yaklaşımı
• Bu yaklaşımda tekrar eden ve değişen kuvvet ve genliklerde
malzemenin dayanımını ölçme mantığı ile gerçekleşir.
Kırılmanın meydana geldiği devir sayısından bir grafik çıkarılır.
Bu yorulma deneyleri için kullanılan en yaygın makine
R.R.Moore’ un yüksek hızlı çubuk döndürme
makinesidir.Eksenel hiçbir kuvvet olmadan sadece eğilme
kuvveti altında döndürülür. Bunun dışında burulma kuvvetleri
ve dalgalı (değişken) kuvvetler için yorulma testi makineleri de
vardır.
Şekil: Moore’ un test parçasının geometrisi

25. Gerilme ömür yaklaşımı
• Bir malzemenin yorulma dayanımı tablosunu çıkarmak için bir çok deney
yapılır. İlk deney malzemenin statik olarak maksimum dayanabileceği yükte
yapılır ve kuvvet giderek azaltılır. Kuvvet ve devir olarak çizilen tablo yarı ya
da tam logaritmik olarak çizilir.
Şekil:UNS G41300 Çeliğinin S-N diyagramı

26. Gerilme ömür yaklaşımı
• Bir deney malzemesi ile gerçek bir parça aynı
özelliklere sahip olsa bile geometriden dolayı S-N
diyagramında farklılıklar olacaktır.
• Bir mühendis açısından yapılan her tasarımda
yorulma kontrolü yapmak zorunlu bir durumdur.
Ancak gerilme-ömür yaklaşımı ile daha fazla
ilerlemek gereksizdir. Çünkü ampirik formülleri
yaratmadan önce yorulmanın nasıl
oluştuğunu, mekaniğini anlamaya çalışmak daha
doğru olacaktır. Önceden de belirttiğimiz gibi bu
yaklaşım özellikle düşük hızlarda en başarısız
yaklaşımdır. Ancak pratikliği ve hakkında edinilen
bilginin niceliği açısından önemlidir.

27. 3.Lineer Elastik Kırılma Mekaniği Metodu
• Yorulma kırılmasının ilk aşaması dışardan görülemeyecek tanecikler
arasındaki kaymalar ve dislokasyonlar ile yerleşir. Çatlağın ilerlemeye
başladığı 2. aşamada çatlak elektron mikroskobu ile gözlenebilecek
seviyeye gelir. Son kırılmada 3. aşamada olur.
Çatlak Büyümesi
• gerilme dağılımı veren formül ise ve bizim gerilmemiz σmax
ve σmin arasında dalgalanıyorsa;
• formülü bize her çevirmdeki yük yoğunluğunu verecektir.
β - Yük yoğunluğu modifikasyon faktörü
a – Çatlak boyu

28. Şekil : Farklı genliklerde çatlağın büyümesi

29. Dayanıklılık Limiti
• Yorulma testleri ile dayanıklılık sınırının bulunması
artık rutin ancak uzun bir prosedürdür. Ancak
prototip tasarımı ve bazı yorulma analizlerinde
dayanıklılık limitini hızlı bir şekilde tahmin
edebileceğimiz bir metot gereklidir. Grafik 1450
Mpa (210 kpsi)’a kadar dayanıklılık
sınırını, gerilme mukavemetinin %40 ila %60’ı
arasında seyrettiğini gösteriyor. Gerilme
mukavemeti 1450 Mpa (210 kpsi) ‘ın üstüne
çıktığında dağılımın arttığını ancak dayanıklılık
limitinin 700 Mpa (105 kpsi)’ da belli bir standart
sapma ile devam ettiğini görüyoruz.

30. Dayanıklılık Limiti
Şekil: Gerilme mukavemeti-Dayanıklılık limiti gerilme testi sonuçları

31. Dayanıklılık Limiti Faktörleri
• Deneysel olarak bulunan dayanıklılık limitinin (Se’) kontrollü bir
ortamda yapılmasından dolayı gerçek bir dayanıklılık limitine
yaklaşması için (Se) malzemeye, çevreye, yüzey kalitesine ve
tasarıma bağlı olarak ampirik katsayılar eklenir. Yani ;
İse;
• ka – yüzey kalitesi faktörü;
• kb – boyut faktörü;
• kc – yük faktörü;
• kd – sıcaklık faktörü;
• ke – güvenlik faktörü;
• kf – diğer faktörler

32. Diğer Etkenler
Korozyon
Korozif ortamlarda çalışırken parçanın yorulma limiti
yoktur. Her an yorulma kırılması gerçekleşebilir. Yapılması
gereken aşağıdaki faktörler göz önüne alınarak korozif
etkiyi en aza indirmeye çalışmaktır.
• Statik gerilim
• Dinamik gerilim
• Elektrolit yoğunluğu
• Malzeme özellikleri
• Sıcaklık
• Devir frekansı
• Parça üstündeki sıvı akış miktarı
• Bölgesel çatlaklar

33. Kaplamalar
• Krom, nikel ve kadmiyum gibi metal kaplamalar ile dayanıklılık
limit % 50 ‘ye kadar düşebilir. Öyle ki bazen kaplama işlemini
iptal etmek gerekebilir. Çinko kaplamanın yorulma dayanımına
etkisi yoktur. Düşük alaşımlı çeliklerde oksidasyon eğilme için
dayanıklılık limitini % 39’a kadar düşürürken burulmada bir
etkisi yoktur.
Metal Boyama
• Yüzey boyama ile kalitesini düşürerek çatlak oluşumuna
sebebiyet verileribilir. Bu da % 14 ‘e yorulma dayanımını
düşürür.
Devir Frekansı
• Her ne kadar yorulma ömrü zamandan bağımsız düşünülse de
frekansa bağlı bir hale gelebilir. Normal koşullarda olmasa bile
yüksek korozyon ve sıcaklıklarda frekans önem kazanır. Yüksek
sıcaklıklarda frekans ne kadar düşükse çatlağın ilerlemesi o
kadar artar, ömür de bağlı olarak azalır.

34. Özel Yüzey İşlemleri
• Yüzey tabakasının özelliklerinin parçanın yorulma dayanımı üzerine önemli
etkileri vardır. Oysa bu etkilerin statik dayanıma etkisi olmamaktadır. Bu
nedenle yüzey işlemlerinin kullanılması ile önemli ölçüde yorulma
dayanımının artırımı söz konusu olmaktadır. Yüzey bölgesinin
mukavemetinin artması ve yüzeyde kalıcı bası gerilmelerinin
oluşturulmasına çalışılmaktadır.
Malzeme Kaybına Neden Olan Yorulma
• Oyulma ile sonuçlanan korozyon olayı sıkıca birbirine tutturulmuş parça
veya yapıların mikroskobik hareketleri neticesinde oluşmaktadır. Cıvatalı
bağlantılar, yatak kafes-göbek arasındaki bölge, tekerlek göbeği (dişli
göbeği) gibi sıkıca bağlanmış 8birleştirilmiş) makine parçaları bunlara
örnektir. Bu işlemler yüzeyde deformasyona, pitting oluşumuna ve sonuçta
yorulmaya neden olmaktadırlar. Korozyon faktörü ke temas eden parçaların
malzemelerine bağlıdır ve 0.24 ila 0.90 arasında değişir.

35. Yorulma Kırılması Sebepleri
• Mikroskobik muayeneler köşe ve kenarların gerilim etkilerinin,bölgesel
olarak metal taneleri arasında olduğunu kanıtlamıştır.Gerilim arttırma
etkisi deformasyona uğramış taneler üzerinde üstünlük sağlar, yer
değiştirme ve tel tel kırılma görülecektir.Bütün araştırmacılar aynı
fikirdedir.Gerilim arttırıcı etkileri yükseltmek, çatlağın ilerlemesini
hızlandırır.HEMPEL'e göre ilerlemenin hızı çatlak derinliğinin karesi ile
orantılıdır.Çatlak çok derin olduğunda geri kalan kesim yüklü taşımaya
devam edemediğinden aniden kırılma olur.
• Yorulma kırılması yüzeyinin iki çeşit görünümü vardır:
Şekil: Yorulma kırılmasının genel görünümü

36. • a- Malzemede,köşelerde,keskin kenarlarda çentikle başlayan
kırılma yüzeyi,iş parçasının dış yüzeyinden içine işleyen harici
kirlilikler ve havanın oksijeni ile renklenir, siyahlanır , karşı
yüzeyler aşınır tanelerin parlaklığı gider.
• b- Statik test makinesinde kırılan deney numunelerinde kırılma
yüzeyinin geri kalan kesimi parlaktır çünkü ayılma aniden oluşur.
• Eğme gerilmesi altında yorulma ayrılması ilerlemesi açık ve
görünür biçimde ağaç gövdesindeki halkalar gibi adım adım
gider. Sonuç olarak yorulma kırılması ve kırılmanın alanlarının
(yorulma ayrılmasının olduğu bölge ve aniden kopmaya uğrayan
bölge) oranı, geri kalan kısmın yetmezliğinden dolayıdır ve bu
durum gerilimin göstergesidir. Mesela daha büyük yorulma
kırılması alanı düşük gerilme demektir.
• Tersine eğme gerilmesi altında halkalar her iki tarafta görülür.
Test numunelerinde gerilim verildikçe bu durum değişir ve
yüzeydeki final kırılma geri kalan ortadaki kesimde eğriler
şeklinde tabakalar halinde görülür.

37. YORULMAYA KARŞI MAKİNE TASARIMI
Yorulmanın Önlenmesinde Tasarımın Önemi
• Gerilme yığılmalarının ve yorulma dayanımını
etkileyen değişik genlik yükleri, bileşik statik ve
dinamik yükler gibi diğer pek çok faktörün hesaba
katılmasının gerekliliğinden dolayı parçaların yorulma
kırılmasını önlemek için gerekli mühendislik tasarımı
temel statik mukavemet tasarımından daha karmaşık
bir işlem olarak karşımıza çıkar. Bu açıdan tasarımda
etkili olan faktörlerin çokluğu nedeniyle konumun
etraflıca araştırılması zor unludur. Bir tasarımcının
tasarım aşamasında yorulma nedeniyle oluşacak
kırılmalara engel olabilmek için aşağıda ki başlıklar
altında önem sırasına göre verilen faktörlere uyması
zorunludur.

38. 4.1. Malzeme Seçimi
• İşletme sırasında dalgalı yüklere maruz
parçalar için malzeme seçimi yorulma
dayanımına göre yapılmalıdır.
• Çekme ve yorulma dayanımı arasındaki yakın
ilgiden dolayı çekme gerilmesinin seçimi kesin
ölçü için yeterli kriter olmaktadır.
• Küçük çentikli numunelerle yapılan yorulma
testi sonucunda çekme dayanımının
artmasıyla yorulma dayanımı da genellikle az
bir miktar artar.

39. • Düz numunelerin yorulma dayanımında
dövülmüş veya dökülmüş olandan daha
yüksektir.
• Çok defa titreşim sonucunda oluşan yorulma
kırılmalarını önlemek için yüksek sönümleme
kapasitesine sahip malzeme kullanımı faydalı
olacaktır.
• Bu nedenle malzemede yapılacak bir
değişiklikten önce ilk olarak tasarımdaki,
montajdaki veya işletme sırasındaki yanlış
kullanmadan doğabilecek hatalar dikkate
alınmalıdır.

40. 4.2. Parça Tasarımı
• Büyük bir çoğunluğu işletme sırasında meydana
gelen yorulma kırılmaları parça tasarımındaki
iyileştirme ile önlenebilmektedir, bu konunun
sürekli tekrarlanmasına rağmen pratikte iyi bir
şekilde parça tasarımını sağlamak kolay değildir.
• Ana parçaların tasarım ayrıntısı gerilme
dağılmasına göre tayin edilir. Karmaşık şekildeki
parçalar için deneysel gerilme analizi çoğunlukla
usandırıcı ve çok masraflı olduğundan eldeki
teorik çözümlere güvenilmektedir.

41. • Bütün yapı elemanlarının çap değişimi olan
yerlerinde veya elemanların birleşme
yerlerinde yuvarlak kavisler kullanılarak keskin
köşe ve kenarlardan kaçınmalıdır.
• Ayrıca delikler ve ikincil bağlantılardan
kaçınılmalı, zorunluluk halinde bunlara
başvurulmalı ve bu durumlarda da düşük
gerilme bölgesinde çalışılmalıdır.
• Kaynak bağlantılarında mümkün olduğunca
alın kaynağı kullanılmalıdır. Çünkü alın kaynağı
yorulmaya karşı bindirme kaynağından daha
dayanıklıdır.

42. • Parçaların tasarımı büyük bir dikkatle yapılsa
bile gözden kaçan zayıf noktalar veya fazla
tahmin edilen yorulma dayanımı yüzünden
tasarım kontrolü sırasında yapıdaki kritik
unsurların (kısımların) yorulma testlerinin
yayılması çok daha faydalıdır.
• Bu şartlarda yorulma testi izlenerek kritik
kısım istenen yorulma dayanımına erişinceye
kadar tasarımda düzeltmeler (yenilikler)
yapılarak işleme devam edilir.

43. 4.3. Yorulma Dayanımı Tahmini
• Ana parçaların en güvenilir şekilde yorulma
dayanımı tahmini, hakiki parçaların yorulma
testi sonuçlarından elde edilir. Fakat başlangıç
olarak tasarım kademesinde bu gibi bilgiler
genellikle mevcut değildir ve yorulma
dayanımı laboratuar numunelerinden elde
edilen yorulma verilerine göre tahmin edilmek
zorundadır.

44. • Boyut ve gerilme yığılmaları için kabul en
önemli faktördür ve doğru olarak yapılması
çok zordur.
• Tecrübi çalışmaların büyük çalışmaların büyük
bir çoğunluğu gerilme yığılmaları etkisinde
yapılmaktadır. Fakat boyutların büyümesiyle
yorulma dayanımındaki azalmadan dolayı bu
sonuçlar doğrudan tasarım problemlerine
uygulanamaz.

45. 4.4. Yorulmaya Karşı Tasarım Prensipleri
• Sonsuz Ömür Tasarımı : Uygulanan gerilme
malzeme için tespit edilen yorulma limitinin
altında uygulanması sonucu bu durum söz konusu
olur.
• Güvenli Ömür Tasarımı : Bu elemanlar belirli bir
ömre göre tasarım edilirler. Ancak bu ömür
süresince de sıfır hasar esas alınır. Bu yaklaşım
büyük emniyet katsayılarını gerektirir ve yaygın
kullanım alanına sahiptir. Bu ömre göre tasarım
edilen yapılara örnek olarak köprüler ve binalar
verilebilir.

46. • Emniyetli Hasar Tasarımı : Bu yaklaşım ise
daha ziyade uçak ve uzay yapıları için
geliştirilmiştir. Burada amaç can güvenliğinden
herhangi bir ödün vermeksizin yüksek emniyet
katsayılarından kaynaklanan ekstra
ağırlıklardan kaçınmaktır.
• Hasara Toleranslı Tasarım : Bu yaklaşımla bir
adım daha ileri gidilerek, gerek üretimden
gerekse kullanım esnasında yorulma sonucu
oluşan çatlakları göz önüne alarak ve kırılma
mekaniğinin prensiplerini kullanarak
çatlakların periyodik kontroller sonucu tespit
edilmelerinden önce çatlağın hasara neden
olacağını esas alır. (basınçlı kaplar)

47. • Deneysel Çalışmalar : Bu çalışmada dizel
otomobil motorlarının mazot pompalarında
kullanılan mazot pompa milinin kullanılması
ele alınmıştır. Otomobil mazot pompalarında
çok yaygın olarak kullanılan bu miller sürekli
çalışmaları sonucunda ani kırılmalara
uğramaktadır.
• Bu millerin işlenebilirliği kolay olması için
içerinse belli oranda kurşun ilave edilir. Daha
sonra ısıl işlem uygulanarak mekaniksel
özellikleri iyileştirilir.

48. Dizel motor pompa milinin kırılmış komple hali
Kırık Yüzey Resimleri

49. Kırık yüzeyin çatlak başlangıç noktasının
Optik mikroskop ile 5x ve 20x olarak çekilmiş görüntüleri

50. ÖRNEK PROBLEMLER

54. • Bunların sadece birer tahmin olduklarını
unutmayalım. Gerçekle karşılaştırıldığında
sonuçlar biraz yanıltıcıdır.

55. SORU 2: Şekildeki mil A ve D yüzeylerinden
bilyeli rulmanlar ile yataklanmış ve F kuvveti ile
yüklenmiştir. %99.9 güvenilirlik için milin çevrim
ömrünü hesaplayınız. (Sut=690 MPa, mil yüzeyi
takım tezgahları kullanılarak islenmiştir.)

64. DİNLEDİĞİNİZ İÇİN
TEŞEKKÜR EDERİZ...