Yorulma
Normalde tek sefer uygulandığında herhangi bir hasar meydana getirmeyecek seviyede olan, ancak tekrarlı şekilde uygulandığında çatlak veya kırılma şeklinde hasar meydana gelme durumudur. Diğer bir ifade ile, değişken gerilmeler altında malzemenin iç yapısında meydana gelen değişimlerdir.
Ömür; Makine elemanının kırılıncaya kadar direnç gösterebildiği süre/çevrim sayısıdır.
Yorulma hasarı; Bir malzemenin değişken dinamik yükler altında belirli bir süre sonunda kırılmasına yorulma hasarı denir.
Özel durumlar dışında çoğunlukla yorulmaya yol açan gerilme seviyesi malzemenin akma dayanımından düşüktür.
Değişken yükler altında malzeme davranışı, ilk defa 1866 yılında Wöhler tarafından gerçekleştirilmiştir.
Yorulma analizlerin hesapanmasında en yaygın olarak S-N (Gerilme/Çevrim Sayısı) yöntemi kullanılır. Makine elemanı üzerinde oluşan gerilme ne kadar yüksek olursa, yapının ömrü ters ilişkili olarak azalacaktır.
Yorulma eğrisi; Sabit bir ortalama gerilme değeri için değişik gerilme geniğinde numunenin kopuncaya kadar yüklenmesi ve bir seri gerilme-ömür değerlerinin elde edilmesi ile oluşur.
Yorulma eğrisinin özellikleri
iki kısımdan oluşur ve eğik olarak inen kısmına ait mukavemet değerine zaman mukavemeti denir. Eğrinin yatay kısmındaki değerler ise sürekli mukavemet sınırı olarak adlandırılır.
Yorulmaya etki eden faktörler
- Kesitin etkisi:
Dikdörtgen kesitlerin yorulma dayanımı, dairesel kesitlere kıyasla daha düşüktür.
- Darbenin etkisi:
Makine elemanı darbeli yükler altında çalışıyorsa, gerilme genliği artar. Dolayısıyla yorulma ömrü değişir.
- Sıcaklığın etkisi:
Sıcaklık azaldıkça yorulma ömrü değişir.
- Korozif etkisi:
Korozyon başlangıç bölgeleri, yorulma çatlak başlangıç bölgeleri olarak yansır.
Yorulma ömrü hesaplama yöntemleri
- S-N (Stress-Life): Genel kesit veya lokal elastik gerilmeyi toplam ömürle ilişkilendirir.
- ε-N (Strain-Life): Lokal strain (gerinim) değerini çatlak başlangıcı ile ilişkilendirir.
- LEFM (Crack-Growth): Çatlağın ilerlemesini gerilme yoğunluğu ile ilişkilendirir.