Mil birleşimlerinin eksenel yük altındaki davranışı

Abstract

Mil birles¸imleri,basitlikleriveyapımkolaylıklarınedeniylem¨uhendislik yapılarında yaygın olarakkullanılmaktadır.Yapısaldavranıs¸larıvetasarımlarınispetenbasitol- masına ra˘gmen, ikifarklıy¨uzeyinbirbirinetemasetmesindenkaynaklanangerilme da˘gılımı aslındaoldukc¸akarmas¸ıktır.Tasarımkodlarında,milba˘glantılarının geo- metrisi genelliklenasılgelis¸tirildi˘gine ilis¸kindetaylıbilgiverilmedenbazıampirik denklemlerle sınırlandırılır.Butezde,parametriksonluelemanmodellerikullanılarak mil birles¸imlerinineksenely¨uk altındakidavranıs¸ıaras¸tırılıp,mil-delikc¸aporanı, deli˘gin eksenely¨onde dıs¸merkezli˘gi vemiline˘gilme etkileriincelenmis¸tir.Milve plaka arasındakitemasetkiles¸imi,y¨uz y¨uze penaltıtemasform¨ulasyonu ilemodel- lenmis¸tir.Milileplakaarasındakitemasıns¨urt¨unmesiz oldu˘gu varsayılmıs¸tır.Mo- dellerin do˘grulu˘gu, a˘g duyarlılı˘gı analizleriveHertz'inuyumluolmayansilindirik y¨uzeylerintemasıic¸invePersson'ınuyumlusilindiriktemaslaric¸ingelis¸tirdi˘gi anal- itik c¸ ¨oz¨umlerle kars¸ılas¸tırılarakkontroledilmis¸tir. Bu c¸alıs¸madayapılananalizlerinsonuc¸larınag¨ore, her ¨uc¸parametreninde(mil-delik oranı, deli˘gin dıs¸merkezli˘gi vemiline˘gilmesi) milba˘glantılarındaki gerilmekon- santrasyonu ¨uzerinde ¨onemli etkileriolabilece˘gi bulunmus¸tur. ˙Iki boyutlumodeller, ¨on de˘gerlendirme vemodeldo˘grulamada yararlıolsada,bazıdurumlarda ¨onemli ola- bilecek kalınlıkboyuetkilerig¨oz ardıederler;bunedenle, ¨uc¸boyutlumodellermil ba˘glantılarındaki gerilimda˘gılımının dahado˘gru temsilinisa˘glamaktadırlar.Yapılan analizler ayrıca,hemHertzhemdePersson'ınanalitikc¸ ¨oz¨umlerinin mile˘gilme et- kisinin olmadı˘gı durumlardadahak¨uc¸ ¨uk temasac¸ılarıic¸inmakulsonuc¸larverdi˘gini, ama dahab¨uy¨uk temasac¸ılarında(toplamtemasac¸ısının40 'denb¨uy¨uk olmasıgibi) Hertz'in c¸ ¨oz¨um¨un¨un sonluelemanlarc¸ ¨oz¨um¨unden uzaklas¸tı˘gını g¨ostermis¸tir.Pin connectionsarecommonlyusedinengineeringstructuresduetotheirsimplic- ity andeaseofconstruction.Althoughtheirstructuralbehavioranddesignisrel- ativelysimple,thestressdistributionduetothemechanicsoftwocontactsurfaces is actuallyquitecomplex.Indesigncodes,thegeometryofthepinconnectionsis typically restrictedbysomeempiricalequationswithoutanydetailedinformationon their development.Inthisthesis,thebehaviorofpinconnectionsunderaxialloadis investigatedbyanalyzingparametricfiniteelementmodelsandstudyingthee ects of pin-to-holediameterratio,eccentricityofthehole(inaxialdirection),andbend- ing ofthepin.Thecontactinteractionbetweenthepinandtheplateismodeledby face-to-facepenaltycontactformulation.Thecontactbetweenthepinandtheplate is assumedtobefrictionless.Theaccuracyofmodelsischeckedviameshsensitiv- ity analysesandcomparisontoanalyticalsolutionsgivenbyHertzfornon-conformal cylindricalcontactsandbyPerssonforconformalcylindricalcontact. Based ontheresultsofanalysesperformedinthisstudy,itisfoundthatallthree parameters (i.e.,pin-to-holediameterratio,eccentricityoftheholeandbendingofthe pin) canhavesignificante ects onstressconcentrationinpinconnections.Although two-dimensionalmodelsareusefulinpreliminaryassessmentandmodelverification, theyignorethrough-thicknesse ects thatmaybesignificantinsomecases;therefore, three-dimensional modelsprovidemoreaccuraterepresentationofstressdistribution in thepinconnections.Theanalysesalsoconfirmthattheanalyticalsolutionsofboth Hertz andPerssongavereasonableresultsforsmallercontactangleswhenpinbending efect isnotpresentwhileHertz'ssolutiondeviatessignificantlyfromtheresultsof finite elementmodelswithneat-fitpinhavingamoreconformalcontactsurfacewith largercontactangles(i.e.,totalcontactangleshigherthan40 ).