Bu tədqiqat, yüksək dayanımlı S2205 dupleks paslanmayan polad lövhələrla oluşturulan sürtünmə tipli və əzilmə tipli boltlu birləşməlerin yapısal davranışını təcrübələr və doğrulanmış sonlu element modelleriyle incelemektedir. Tədqiqatçılar əvvəl 8, 20 və 30 mm kalınlığındaki lövhələrın gerçek mekanik özelliklerini belirlemiş, ardından dört fərqli temas səthi koşulunda 20 sürüşmə müqaviməti təcrübəi və fərqli kənar geometrilərine sahip sekiz əzilmə təcrübəi gerçekleştirmiştir.

İşlem görmemiş hadde səthinde ortalama sürüşmə əmsalı təxminən 0,34 kimi ölçülmüştür. Garnet aşındırıcıyla püskürtülen səthlerde bu değer 0,72’ye, qövslə püskürdülmüş paslanmayan polad örtükda 0,77’ye və 3 mm mis ara təbəqə istifadə olunan birleşimlerde 0,76’ya yükselmiştir. Tədqiqatçılar, rutin uygulamalar üçün qranatla püskürtməli səthlerde güvənli tasarım sürüşmə əmsalı kimi 0,65; işlem görmemiş səthlerde ise 0,30 önermiştir.

Ezilme tipi birleşimlerde bolt dəliyi merkezinden yük doğrultusundaki lövhə ucuna olan mesafe 2,0 dəlik diametrina, yan kənara olan mesafe ise 1,5 dəlik diametrina ulaştığında gevrek sıyrılma və ya xalis kəsik qopması yerine daha sünek dəlik əzilməsi davranışı gelişmiştir. Küçük bolt aralıqlarında iki delik arasındaki metal bşəbəkəın yırtıldığı yeni bir “boltlararası yırtılma” mekanizması belirlenmiştir. Ayrıntılı parametrika analiz müstəqil dəlik davranışı üçün 3,0d₀ aralığını desteklerken makalenin sonraki tasarım tablosunda və nəticə bölümünde 2,5d₀ yazılması çözülmemiş bir tutarsızlıktır.

Tədqiqatnın nəticələrı, uygun səth hazırlığı uygulandığında S2205’in sürtünmə tipli birleşimlerde kullanılabiləceğini və bşəbəkəlantı geometrisinin gevrek kırılmadan sünek əzilməye geçişi belirlediğini göstərir. Bununla birlikte tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiştir; yorulma, zəlzələ etkisi, uzun süreli korroziya, bolt ön yükləməünün zamanla kaybı və gerçek dəniz mühitindaki səth değişimleri təcrübə programının kapsamı dışındadır.

Tədqiqatın əsas sorusu nedir?

Tədqiqat iki əsas mühəndislik sorusuna yanıt aramaktadır. Birincisi, yüksək dayanımlı S2205 dupleks paslanmayan polad səthlerin uygun biçimde işlenmesi hâlinde bolt ön yükləməüyle oluşan sürtünmənin servis yüklerini kaymadan aktaracak kadar yüksək olup olmadığıdır. İkincisi ise bolt dəliyi çevresindeki lövhənın gevrek biçimde yırtılması yerine kontrollü və sünek əzilmə göstermesi üçün uç, kənar və boltlar arası mesafelerin ne kadar olması gerektiğidir.

S2205; EN 1.4462 və UNS S32205 karşılıklarıyla tanımlanan, ferritik və östenitik fazların birlikte bulunduğu bir dupleks paslanmayan polad türüdür. Tədqiqat bu materialnin yüksək dayanım və klorür etkisine direnç özelliklerinin kıyı və agresif endüstriyel ortamlar üçün avantaj sşəbəkəladığını, ancak birleşim tasarımında çoğunlukla karbon çeliği və ya daha yumuşak östenitik paslanmayan poladlerden türetilən kuralların kullanıldığını belirtmektedir.

Sürtünme tipi və əzilmə tipli birleşim arasındaki fark nedir?

Sürtünme tipi bşəbəkəlantıda yüksək ön yükləmələmə uygulanmış boltlar lövhələrı birbirine sıkıştırır. Dış yük, temas səthlerindeki statik sürtünməyle aktarılır. Servis koşulunda lövhələrın birbirine görə kayması istenmez. Bu nedenle əsas tasarım değişkeni temas səthinin sürüşmə əmsalıdır.

Ezilme tipi bşəbəkəlantıda ise lövhələr başlangıçta kayabilir və ya doğrudan bolt gövdesine dayanabilir. Yük, bolt gövdesinin delik divarına uyguladığı basınç və boltdaki kesme kuvvətiyle aktarılır. Bu bşəbəkəlantılar sürtünmə tipli bşəbəkəlantılardan daha fazla yer değiştirme gösterebilir; ancak uygun geometri sşəbəkəlanırsa delik çevresinde geniş plastik şekil değiştirme oluşturan sünek bir davranış geliştirebilir.

Tədqiqatnın ilk şekli, sürtünmə tipli birleşimde yükün sıkma və sürtünməyle, əzilmə tiplinde ise bolt–delik teması və bolt kesmesiyle taşındığını göstərir. Aynı şeklin kuvvət–yer değiştirme şeması, sürtünmə tipli bşəbəkəlantının ilk aşamada daha yüksək rijitliğe; əzilmə tipli bşəbəkəlantının ise daha yüksək yer değiştirme kapasitesine sahip olabiləceğini vurgulamaktadır.

Malzeme özellikleri neden lövhə kalınlığına görə ayrı ölçülmüştür?

Bşəbəkəlantı təcrübələrinde 8 mm nüvə lövhə, 20 mm qapaq lövhələri və fərqli material karakterizasyonu amacıyla 30 mm lövhələr istifadə edilmişdir. Tədqiqatçılar tek bir nominal S2205 material değeri kullanmak yerine her kalınlıktan üçer çekme numunesi hazırlamış və toplam dokuz tek eksenli çekme təcrübəi gerçekleştirmiştir.

En aşşəbəkəı akma və çekme dayanımı 20 mm lövhəda, ən yüksək dayanım ise 30 mm lövhəda ölçülmüştür. Bu nəticə, eyni kalite adıyla üretilən lövhələrda dahi kalınlık və üretim sürecine bşəbəkəlı mekanik fərqlilıklar oluşabiləceğini göstərir. Sonlu eleman modellerinde 8 mm nüvə lövhə üçün 8 mm numunelerin, 20 mm qapaq lövhələri üçün 20 mm numunelerin material eğriləri istifadə edilmişdir.

Gerilme–şekil değiştirme davranışı nasıl modellenmiştir?

Paslanmaz çelikler karbon çeliğindeki gibi belirgin və düz bir akma platosu göstermeyebilir. Bu nedenle tədqiqat, Ramberg–Osgood modeli ilə daha geniş şekil değiştirme aralığını kapsayan Rasmussen modelini müqayisə etmişdir.

Ramberg–Osgood bşəbəkəıntısının əsas biçimi şöyledir:

\[ \varepsilon = \frac{\sigma}{E_0} +0{,}002 \left(\frac{\sigma}{\sigma_{0,2}}\right)^n \]

Burada \(E_0\) başlangıç elastisite modulu, \(\sigma_{0,2}\) yüzde 0,2 kalıcı şekil değiştirmeye karşılık gelen dayanım, \(n\) ise şekil sertleşmesi üstelidir.

Deney eğriləriyle karşılaştırıldığında Rasmussen tam aralıq modeli bütün kalınlıklarda nominal gərginlik–deformasiya davranışını təxminən yüzde 2 azami farkla temsil etmiştir. Ramberg–Osgood modeli aşşəbəkəı şekil değiştirmelerde yeterli kalmış, ancak akma sonrasındaki geniş sertleşme bölgesini eyni dəqiqlikla yakalayamamıştır.

Sonlu eleman analizinde həqiqi gərginlik neden istifadə edilmişdir?

Deney makinelerinin vərdiği mühəndislik gerilmesi, kuvvətin başlangıç kesit alanına bölünmesiyle hesaplanır. Büyük plastik şekil değiştirmelerde kesit alanı küçüldüğü üçün sonlu element yazılımlarında həqiqi gərginlik və həqiqi plastik deformasiya lazımdır.

Boyun vərme başlangıcına kadar tədqiqat şu dönüşümleri kullanmıştır:

\[ \sigma_{\mathrm{gerçek}}= \sigma_{\mathrm{nominal}} \left(1+\varepsilon_{\mathrm{nominal}}\right) \]

\[ \varepsilon_{\mathrm{plastik}}= \ln\left(1+\varepsilon_{\mathrm{nominal}}\right) -\frac{\sigma_{\mathrm{gerçek}}}{E} \]

Boyun vərme başladıktan sonra tek eksenli və düzgün kesit varsayımı geçerliliğini kaybettiği üçün eğrinin devamı çekme numunesinin yük–uzama yanıtına əks kalibrləməla düzeltilmiştir. Bu işlem, delik çevresinde yoğun plastikleşme və yırtılma gelişen bşəbəkəlantı modellerinin taşıma kapasitesini olduğundan aşşəbəkəı hesablamasını önlemeyi amaçlamıştır.

Sürtünme tipi bşəbəkəlantı təcrübələri nasıl hazırlanmıştır?

Sürtünme təcrübələrinde iki adet 20 mm kapak lövhəsı ilə 20 mm nüvə lövhədan oluşan çift kesmeli bşəbəkəlantılar istifadə edilmişdir. Her yük aktarım tarafında iki M20 bolt və iki temas səthi bulunmuştur. Delik çapı 22 mm’dir.

Toplam 20 təcrübə üç karşılaştırma grubunda düzenlenmiştir:

• Farklı səth işlemlerinin karşılaştırılması
• Cıvata ön yükləməünün 0,6P ilə 1,4P arasında değiştirilmesi
• 10.9 sinif karbon çeliği boltlarla A4-80 paslanmayan boltların karşılaştırılması

Hangi temas səthi işlemleri uygulanmıştır?

Garnet püskürtme, tədqiqatda sık istifadə olunan “kumlama” ifadesinden daha özel bir işlemdir. Aşındırıcı kimi kuvars kumu değil, daha sert və daha saldırgan səth profili oluşturan garnet istifadə edilmişdir. Bu nedenle elde edilən kayma əmsalları daha yumuşak bir aşındırıcıyla yapılan işlemlere doğrudan aktarılmamalıdır.

Kayma əmsalsı nasıl hesablanmışdır?

Kayma əmsalsı, ölçülen sürüşmə yükünün temas səthi sayısı və toplam bolt ön yükləməüne bölünmesiyle hesablanmışdır:

\[ \mu= \frac{N_v} {n_f\sum P_t} \]

Burada \(N_v\) təcrübəde belirlenen sürüşmə yükü, \(n_f=2\) temas səthi sayısı və \(\sum P_t\) kayma tarafındaki iki boltda ölçülen toplam başlangıç ön yükləməüdür.

Ark püskürtme və mis ara təbəqə təcrübələrinde yük–yer değiştirme eğrisi tepe noktasından sonra düştüğü üçün sürüşmə yükü tepe değeri kimi alınmıştır. Garnet püskürtmeli səthlerde belirgin bir tepe düşüşü yerine eğim değişimi görüldüğünden kayma başlangıcı eğrinin keskin biçimde yatıklaştığı nokta kimi tanımlanmıştır.

Yüzey işlemlerinin ölçülen etkisi nedir?

İşlem görmemiş gruptaki M4-2 numunesi, təcrübə sonrasında kapak lövhəsında ciddi eğilme aşkarlama edildiği üçün ortalama hesabından çıkarılmıştır. Tədqiqatçılar bu dışlamanın istatistiksel sonuca görə değil, ölçümü fiziki kimi bozduğu belirlenen numune kusuruna dayandığını belirtmiştir.

Neden qranatla püskürtməli səth önerilmiştir?

Ark püskürtme və mis ara təbəqə biraz daha yüksək ortalama əmsallar üretmesine rşəbəkəmen rutin kullanım üçün qranatla püskürtmə önerilmiştir. Bunun gerekçeleri uygulamanın daha yaygın, ekonomik və tekrarlanabilir olmasıdır. Ayrıca ilk kaymadan sonra sert və derin səth profili tamamen düzleşmediği üçün belirli miktarda artık sürtünmə kapasitesi korunmuştur.

Ark püskürtülmüş 316 paslanmaz kaplama və bakır tabaka ilk kaymaya kadar yüksək direnç göstermiş, ancak yumuşak metal tabakalar kayma sonrasında kesilip yayvanlaşarak taşıma kapasitesinin düşmesine neden olmuştur. Ark püskürtme, ek korroziya koruması istenen şəbəkəır deniz ortamları üçün; mis ara təbəqə ise özel və maliyeti daha yüksək uygulamalar üçün qiymətləndirilmişdir.

S2205 səthlerinde yüksək sürtünmənin fiziki nedeni nedir?

S2205 səthinde ortalama Vickers sərtliyi təxminən 290 HV ölçülmüştür. Tədqiqatçılar bu yüksək sertliğin, bolt sıkma kuvvəti altında səth çıkıntılarının əzilməsini geciktirdiğini və mexaniki kilidlənmənin korunmasına yardım ettiğini belirtmektedir.

Ortalama səth kələ-kötürlüyü işlem görmemiş səthde 1,15 µm iken qranatla püskürtmə sonrasında 8,45 µm’ye, ark püskürtme sonrasında 5,96 µm’ye yükselmiştir. Tədqiqatnın yorumu, yüksək material sertliği ilə derin səth profilinin birlikte sürüşmə əmsalını artırdığı yönündedir.

Bu nəticə, bütün S2205 ürünlerinin və bütün püskürtme işlemlerinin otomatik kimi eyni əmsalyı sşəbəkəlayacşəbəkəını göstermez. Aşındırıcı türü, tane boyutu, püskürtme basıncı, səth temizliği, bekleme süresi, korroziya və montaj koşulları ayrıca denetlenmelidir.

Cıvata ön yükləməü sürüşmə əmsalını nasıl etkiləmiştir?

İşlem görmemiş səthlerde 10.9 sinif M20 boltların nominal tasarım ön yükləməü 155 kN kimi alınmıştır. Ön yük 0,6P ilə 1,4P arasında değiştirilmiştir.

En yüksək değer 0,8P civarında görülmüştür. Çok aşşəbəkəı ön yükləməte səth çıkıntıları arasında yeterli və düzgün temas oluşmamış ola bilər. Çok yüksək ön yükləmələməte ise çıkıntıların kısmen düzleşmesi mexaniki kilidlənməyi azaltmış ola bilər. Tədqiqatçılar tasarım üçün standart ön yükləməün yeterli olduğunu, daha yüksək sıkmanın sürüşmə əmsalını artırmadığını belirtmiştir.

A4-80 paslanmayan boltlar neden sorun oluşturmuştur?

10.9 sinif M20 karbon çeliği boltlar təxminən 155 kN ön yükləməe ulaşmıştır. A4-80 östenitik paslanmaz boltlar üçün hesaplanan hedef 103 kN olmasına rşəbəkəmen dişlerde təxminən 50 kN üzərində şekil bozulması başlamıştır. Bu nedenle təcrübələrde tədqiqat ön yükləməü bolt başına təxminən 40 kN ilə sınırlandırılmıştır.

Ark püskürtmeli səthlerde ortalama sürüşmə əmsalı 10.9 boltlarla 0,772, A4-80 boltlarla 0,780 bulunmuştur. Bu benzerlik, normalize edilmiş sürüşmə əmsalının esas kimi temas səthinin özelliği olduğunu göstərir.

Ancak əmsalların benzer olması toplam bşəbəkəlantı kayma kapasitesinin eyni olduğu anlamına gelmez. Kayma direnci ön yükləməle de orantılı olduğu üçün 40 kN ön yükləməlü A4-80 boltlu bşəbəkəlantının toplam sürüşmə yükü, 155 kN ön yükləməlü 10.9 boltlu bşəbəkəlantıdan çok daha aşşəbəkəıtür. Tədqiqat, S2205 ilə hem yüksək dayanım hem de korroziya uyumu sşəbəkəlayan özel bir bolt ihtiyacını mühüm bir mühəndislik boşluğu kimi tanımlamaktadır.

Ezilme tipi bşəbəkəlantı təcrübələri nasıl yapılmıştır?

Ezilme təcrübələrinde 8 mm kalınlığındaki S2205 nüvə lövhə, iki adet 20 mm kapak lövhəsı arasına yerleştirilmiştir. Test tarafında bir M30 bolt, sabitleme tarafında iki bolt istifadə edilmişdir. Delik çapı \(d_0=31\) mm, bolt çapı 30 mm’dir.

Cıvata kesmesinin lövhə əzilməsinden əvvəl gerçekleşmesini önlemek amacıyla 10.9 sinif yüksək dayanımlı M30 boltlar seçilmiştir. Cıvatalar təxminən 20 kN’luk hafif sıkı montaj durumuna getirilmiş və təcrübə 0,05 mm/s yer değiştirme hızıyla yürütülmüştür. Delik uzaması bir LVDT sensorüyle doğrudan ölçülmüştür.

Uç və kənar mesafeleri nasıl tanımlanmıştır?

Yük doğrultusundaki delik merkezi–lövhə ucu mesafesi \(e_1\), yanal delik merkezi–lövhə kənarı mesafesi ise \(e_2\) kimi tanımlanmıştır:

\[ \alpha=\frac{e_1}{d_0} \qquad \beta=\frac{e_2}{d_0} \]

Uç mesafesi təcrübələrinde \(\beta=1{,}5\) sabit tutulmuş, \(\alpha\) təxminən 1,0 ilə 3,0 arasında değiştirilmiştir. Kenar mesafesi təcrübələrinde \(\alpha=2{,}0\) sabit tutulmuş, \(\beta\) təxminən 1,0 ilə 2,0 arasında değiştirilmiştir.

Uç mesafesi hangi kırılma biçimlerini oluşturmuştur?

• \(\alpha=1{,}0\): Delikten lövhə ucuna doğru təxminən 45° doğrultuda iki kesme bandı oluşmuş və lövhə ucu blok hâlinde sıyrılmıştır.
• \(\alpha\approx1{,}5-2{,}0\): Cıvata önündeki delik divarı yoğun biçimde ezilmiş, delik yük yönünde uzamış və sünek əzilmə davranışı gelişmiştir.
• \(\alpha\approx2{,}5-3{,}0\), \(\beta=1{,}5\): Delik çevresinde əzilmənin yanında yanal kənara doğru yırtılma gelişmiş və karma kırılma görülmüştür.

Nominal delik divarı əzilmə gerilimi şu biçimde hesablanmışdır:

\[ \sigma_b=\frac{F_u}{d\,t} \]

Burada \(F_u\) azami yük, \(d\) bolt çapı və \(t\) nüvə lövhənın gerçek kalınlığıdır. Karşılaştırmada \(\sigma_b\), 8 mm lövhənın ortalama çekme dayanımı \(f_u=828{,}2\) MPa ilə normalize edilmişdir.

\(\beta=1{,}5\) koşulunda kapasite \(\alpha=1{,}0\) ilə 2,0 arasında hızla artmış, 2,0 sonrasında belirgin biçimde yataylaşmıştır. Bu nedenle tədqiqat, minimum uc məsafəsi kimi \(e_1\geq2{,}0d_0\) önermektedir.

Kenar mesafesi hangi kırılma biçimlerini oluşturmuştur?

\(\beta=1{,}0\) değerinde delik yanındaki net kesit dar kalmış və lövhə bolt dəliyi hizasında çekme etkisiyle kopmuştur. Delik divarında mühüm əzilmə gelişmemiştir.

\(\beta\) təxminən 1,5 və 2,0 olduğunda net kesit genişlemiş, kırılma delik çevresindeki sünek əzilmə mekanizmasına taşınmıştır.

Kenar mesafesinin 1,0d₀’dan 1,5d₀’a çıkarılması normalize kapasiteyi yüzde 90,7 artırmıştır. 1,5d₀’dan 2,0d₀’a artış ise yalnızca yüzde 3,4 ek kapasite sşəbəkəlamıştır. Bu nedenle minimum kənar məsafəsi kimi \(e_2\geq1{,}5d_0\) önerilmiştir.

Sonlu eleman modeli nasıl kurulmuştur?

Model MSC Marc doğrusal olmayan sonlu element yazılımında hazırlanmıştır. Çekirdek lövhə, qapaq lövhələri və bolt sekiz düğümlü katı elemanlarla modellenmiştir. Delik çevresinde təxminən 1 mm şəbəkə boyutu kullanılmış və şəbəkə delikten uzaklaştıkça seyreltilmiştir.

Levhalar arası və bolt–delik temasları sert normal temas və Coulomb sürtünməsiyle tanımlanmıştır. İşlem görmemiş səth üçün sürtünmə əmsalsı 0,3 alınmıştır. Cıvata ön yükləməü, bolt gövdesine başlangıç eksenel gerilmesi uygulanarak oluşturulmuştur.

Model iki aşamada doğrulanmıştır:

• On bir sürtünmə təcrübəi üçün ölçülen sürüşmə əmsalı və ön yükləmə doğrudan modele girilmiştir.
• Sekiz əzilmə təcrübəi üçün azami yük, yük–delik uzaması eğrisi və kırılma bölgesindeki eşdeğer plastik şekil değiştirme karşılaştırılmıştır.

Sonlu eleman doğrulamasının doğruluğu nedir?

Sürtünme aşamasında təcrübə və hesaplanan ilk kayma yükleri arasındaki azami fark yüzde 0,67, ortalama fark yüzde 0,3’ün altında vərilmiştir.

Ezilme aşamasında azami kapasite farkı D4 numunesinde yüzde 2,72, ortalama fark yüzde 2’nin altındadır. Model; uçtan sıyrılma, xalis kəsik qopması, saf əzilmə və karma əzilmə–kənar yırtılması bölgelerini təcrübə fotoğraflarıyla uyumlu biçimde üretmiştir.

Sonuç bölümündeki “azami yük xətaları yüzde 7,1’in altında” ifadesi doğrulama tablolarıyla uyuşmamaktadır. Ayrıntılı tablolarda desteklenen azami xəta yüzde 2,72’dir.

Parametrika analiz minimum geometriləri nasıl değiştirmiştir?

Doğrulanmış modelle uc məsafəsi, kənar məsafəsi, lövhə kalınlığı, bolt ön yükləməü, səth sürtünməsi və iki bolt arasındaki boyuna mesafe değiştirilmiştir.

\(\beta=1{,}5\) olduğunda uc məsafəsi 2,0d₀’dan sonra sınırlı ek kapasite sşəbəkəlamıştır. Ancak \(\beta=2{,}0\) olduğunda kapasite \(\alpha=3{,}0\) değerine kadar artmaya devam etmiştir. Benzer biçimde \(\alpha=2{,}0\) üçün kənar məsafəsi 1,5d₀ sonrasında yataylaşırken, daha büyük uç mesafelerinde kapasite \(\beta=1{,}8-2{,}0\) değerlerine kadar yükselmiştir.

Dolayısıyla 2,0d₀ uç və 1,5d₀ kənar mesafeleri her geometride mutlak kapasite platosu anlamına gelmemektedir. Bunlar, tədqiqatnın əsas tek boltlı konfigürasyonunda gevrek kırılmayı önleyip sünek əzilməye geçmek üçün önerilən minimum değerlerdir. Daha büyük mesafeler bazı geometrilərde taşıma kapasitesini artırmaya devam etmiştir.

Cıvatalar arası yırtılma nedir?

İki boltlı modellerde boyuna merkezler arası mesafe \(s\), 2,0d₀ ilə 4,0d₀ arasında değiştirilmiştir. Küçük mesafelerde iki delik çevresindeki plastik bölgeler birleşmiş və delikler arasındaki metal bşəbəkə boyunca yırtılma gelişmiştir.

• \(s=2{,}0d_0\): Delikler arasında merkezi yırtılma.
• \(s=2{,}5d_0\): Delik əzilməsi ilə ara bölge hasarının birlikte görüldüğü karma davranış.
• \(s\geq3{,}0d_0\): Her dəliyin büyük ölçüde bşəbəkəımsız əzilmə davranışı geliştirmesi.

Ayrıntılı metin, her dəliyin bşəbəkəımsız tek delik kapasitesini geliştirmesi üçün en az \(s=3{,}0d_0\) gerektiğini açıkça belirtmektedir. Tədqiqatnın özeti de eyni değeri vərmektedir.

Buna karşılık Tasarım Öneriləri bölümündeki Tablo 16 və nəticə bölümü minimum aralığı \(2{,}5d_0\) kimi yazmaktadır. Ancak 2,5d₀ modelinin kırılma biçimi ilgili parametrika tabloda “karma kırılma” kimi sınıflandırılmıştır. Bu nedenle tədqiqat üçündeki kanıta daha sıkı bşəbəkəlı və ihtiyatlı yorum, bşəbəkəımsız dəlik əzilməsi isteniyorsa 3,0d₀ değerinin esas alınmasıdır. Nihai mühəndislik standardına dönüştürülmeden əvvəl bu tutarsızlığın yazarlar tarafından giderilmesi lazımdır.

Ön yük əzilmə kapasitesini artırmış mıdır?

8, 10 və 12 mm nüvə lövhəlar, ön yükləməsüz və 355 kN M30 bolt ön yükləməlü kimi karşılaştırılmıştır.

Ön yük, delik önündeki lövhələr arası sürtünmənin yükün bir bölümünü taşımasını sşəbəkəlayarak kapasiteyi artırmıştır. Levha kalınlaştıkça delik divarının əzilmə kapasitesi daha hızlı arttığı üçün sürtünmənin görəli katkısı azalmıştır.

Tədqiqat, əzilmə tipli birleşimlerin dayanım hesabında ön yükləmə katkısının güvənli tarafta kalmak amacıyla ihmal ediləbiləceğini belirtmektedir. Bununla birlikte ön yükləmə, azami yükteki yer değiştirmeyi de düşürmüş və bşəbəkəlantı rijitliğini artırmıştır.

Yüzey sürtünməsi əzilmə kapasitesini nasıl etkiləmiştir?

Ön yüklü tek boltlı modellerde lövhələr arası sürtünmə əmsalsı 0,3’ten 0,6’ya çıkarıldığında azami əzilmə kapasitesi yüzde 12,8 artmıştır. Bunun nedeni, yükün bir bölümünün delik divarına ulaşmadan temas səthi sürtünməsiyle taşınmasıdır.

Tədqiqatnın sonraki tasarım metninde bu artış yüzde 11,3 kimi vərilmiştir. Grafik və ayrıntılı analiz bölümü yüzde 12,8 değerini dəstəkləyir. Bu küçük rəqəmsal fərqlilık nihai sürümde düzeltilmelidir.

Önerilən tasarım sürüşmə müqaviməti nedir?

Tədqiqat sürtünmə tipli bşəbəkəlantıların tasarım direncini aşşəbəkəıdaki genel biçimde vərmektedir:

\[ N_v^b=0{,}9\,k_h\,n_f\,\mu\,P \]

Burada \(k_h\) delik türü əmsalsı, \(n_f\) temas səthi sayısı, \(\mu\) tasarım sürüşmə əmsalı və \(P\) tasarım bolt ön yükləməüdür.

Deneylerin ən aşşəbəkəı güvənilir değerleri aşşəbəkəı yuvarlanarak şu əmsallar önerilmiştir:

• Garnet püskürtmeli səth: \(\mu=0{,}65\)
• İşlem görmemiş hadde səthi: \(\mu=0{,}30\)

Ark püskürtülmüş və ya mis ara təbəqəlı səthler üçün yüksək ortalama değerler bulunmasına rşəbəkəmen ayrı bir kod tasarım əmsalsı önerilmemiştir. Bu işlemlerin üretim kalite kontrolü və uzun süreli davranışı ayrıca doğrulanmalıdır.

Tədqiqatnın desteklediği nəticələr nelerdir?

• S2205 lövhələrın mekanik özellikleri lövhə kalınlığına görə anlamlı biçimde değişmiştir.
• Rasmussen modeli, eksperimental tam aralıq gərginlik–deformasiya davranışını Ramberg–Osgood modelinden daha iyi temsil etmiştir.
• Garnet püskürtme, qövslə püskürdülmüş kaplama və mis ara təbəqə sürüşmə əmsalını işlem görmemiş səthe görə təxminən iki katın üzerine çıkarmıştır.
• Kayma əmsalsı esas kimi temas səthinin özelliğidir; ancak toplam kayma kapasitesi bolt ön yükləməüne bşəbəkəlıdır.
• A4-80 boltlar təcrübəde gerekli yüksək ön yükləmələməe ulaşmadan diş deformasyonu göstərmişdir.
• Uç mesafesinin təxminən 2,0d₀, kənar məsafəsinin təxminən 1,5d₀ olması əsas təcrübə geometrisinde gevrek kırılmadan sünek əzilməye geçiş sşəbəkəlamıştır.
• Küçük bolt aralıqlarında delikler arasında yırtılma oluşabilmektedir.
• Ayrıntılı analiz bşəbəkəımsız dəlik əzilməsi üçün en az 3,0d₀ boyuna aralığı dəstəkləyir.
• Doğrulanmış sonlu element modeli eksperimental kapasiteyi və kırılma bölgelerini aşşəbəkəı farklarla yeniden üretmiştir.
• Ön yük və daha yüksək temas sürtünməsi əzilmə kapasitesini artırmış, ancak bu katkılar əsas lövhə əzilmə kapasitesine görə ikincil kalmıştır.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• Önerilən əmsalların bütün S2205 üreticiləri, lövhə partiləri və səth hazırlama makineleri üçün geçerli olduğunu sübut etmir.
• Garnet dışındaki aşındırıcılarla eyni sürüşmə əmsalının elde ediləceğini göstermemektedir.
• Yüzeylerin yıllarca deniz suyu, tuz püskürmesi və ya endüstriyel kirlilik altında eyni sürtünməyi koruyacşəbəkəını sübut etmir.
• Cıvata ön yükləməünün sünme, gevşeme, titreşim və ya temperatur tsiklləri sonrasında korunmasını incelememektedir.
• Yorulma, tekrarlı yükleme, zəlzələ tsiklləri və ya darbe yükleri değerlendirilmemiştir.
• Bakır ilə S2205 arasında uzun süreli qalvanik korroziya davranışı eksperimental kimi sınanmamıştır.
• Ark püskürtülmüş kaplamanın kalınlık değişimi, yapışması və saha kalite toleransları araştırılmamıştır.
• Çok boltlı gerçek ölçekli kolon–kiriş, köprü və ya modul konstruksiya birleşimi denenmemiştir.
• Önerilərin Türkiyə’deki polad konstruksiya və paslanmayan polad tasarım mevzuatına doğrudan uyduğunu göstermemektedir.
• Tədqiqatnın nəticələrı hakem qiymətləndirməsinden geçmediği üçün resmî tasarım standardı niteliği taşımamaktadır.

Türkiyə açısından ne ifade etmektedir?

Türkiyə’nin deniz kıyılarındaki liman, iskele, köprü, ulaşım yapısı, endüstriyel tesis və yarı açık çelik konstrüksiyonlarında bşəbəkəlantı bölgeleri nem və klorür etkisine maruz kalabilir. Tədqiqat, korroziyaa dayanıklı bir lövhə seçmenin tek başına yeterli olmadığını; bolt materialsi, ön yükləmə, temas səthi hazırlığı və delik geometrisinin eyni sistem üçünde değerlendirilmesi gerektiğini göstərir.

Türkiyə’de yapılacak bir uyarlama tədqiqatsında yerel S2205 lövhə partiləri, kullanılacak gerçek boltlar və saha səth hazırlama ekipmanlarıyla sürüşmə əmsalı təcrübələri tekrarlanmalıdır. Tuz püskürtme və ıslanma–kuruma tsikllərinden əvvəl və sonra sürüşmə əmsalı, bolt ön yükləməü kaybı, galvanik etkiləşim və yorulma davranışı incelenmelidir.

Özellikle A4-80 boltların yüksək ön yükləmələməte diş deformasyonu göstermesi, yalnızca paslanmaz lövhə seçiminin tüm birleşimi korroziyaa dayanıklı hâle getirmediğini ortaya koymaktadır. Yüksek ön yükləmə kapasitesiyle dəniz mühiti dayanımını birlikte sşəbəkəlayacak bolt, somun və rondela sistemlerinin geliştirilmesi ayrı bir mühəndislik gereksinimidir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Deneysel programın özeti

Sürtünme təcrübələrinin əsas parametreleri

Ezilme təcrübələrinin əsas parametreleri

Önerilən minimum tasarım değerleri

Şekil və grafiklerin bilimsel mesajı

• Şekil 1: Sürtünme və əzilmə tipli bşəbəkəlantıların yük aktarım mekanizmalarını, rijitlik farkını və paslanmayan poladler üçün mevcut tasarım boşluğunu göstərir.
• Şekil 4: Rasmussen modelinin 8, 20 və 30 mm lövhələrın tam gərginlik–deformasiya eğrilərine Ramberg–Osgood modelinden daha iyi uyduğunu göstərir.
• Şekil 5 və 6: Çift kesmeli sürtünmə təcrübəinin lövhə, bolt və mis ara təbəqə düzenini göstərir. Şekil 5 açıklamasında yazarların nihai metinden çıkarmadığı bir editör qeydi vardır.
• Şekil 8: İşlem görmemiş, qranatla püskürtməli, qövslə püskürdülmüş və mis ara təbəqəlı səthlerin fərqli kayma sonrası davranışlarını karşılaştırmaktadır.
• Şekil 11-13: Uçtan sıyrılma, xalis kəsik qopması, dəlik əzilməsi və karma kənar yırtılması biçimlerini təcrübə fotoğraflarıyla göstərir.
• Şekil 15-17: Deneysel eğrilər ilə sonlu element nəticələrının və plastik şekil değiştirme bölgelerinin yakın uyumunu göstərir.
• Şekil 18-20: Uç, kənar və boltlar arası mesafe değiştikçe kırılmanın gevrek yırtılmadan bşəbəkəımsız dəlik əzilməsine geçişini göstərir.
• Şekil 21: Geometrika parametrelerde ilk artışların kapasiteyi hızla yükselttiğini, ancak plato sınırının diğer geometrika değişkenlere bşəbəkəlı olduğunu ortaya koymaktadır.
• Şekil 22: Ön yüklü bşəbəkəlantıda səth sürtünmə əmsalsının artmasıyla əzilmə kapasitesinin təxminən doğrusal biçimde yükseldiğini göstərir.

Tədqiqatnın güclü tərəfləri

• Malzeme karakterizasyonu, bşəbəkəlantı təcrübəi və rəqəmsal modelleme eyni tədqiqat üçünde birleştirilmiştir.
• Levha kalınlığına özgü material eğriləri istifadə edilmişdir.
• Yalnızca azami yük değil, kayma başlangıcı, delik uzaması və kırılma biçimi de araşdırılmışdır.
• Dört uygulanabilir səth koşulu doğrudan karşılaştırılmıştır.
• Cıvata ön yükləməü gerçek zamanlı kuvvət sensorüyle izlenmiştir.
• Boyun vərme sonrasındaki həqiqi gərginlik eğrisi əks kalibrləməla düzeltilmiştir.
• Sonlu eleman modeli hem sürtünmə hem əzilmə aşamalarında təcrübələrle doğrulanmıştır.
• Tek boltlı təcrübələrin ötesine geçilərek çok boltlı etkiləşim və delikler arası yırtılma araşdırılmışdır.
• Deneylerin ən aşşəbəkəı geçerli nəticələrı aşşəbəkəı yuvarlanarak ihtiyatlı tasarım əmsalları önerilmiştir.

Tədqiqatnın məhdudiyyətləri

• Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir.
• Her əsas səth işlənməsi üçün yalnızca üç tekrar yapılmıştır.
• Ön yük grubundaki bazı seviyelerde yalnızca bir numune vardır.
• M4-2 numunesinin dışlanması fiziki kusura dayansa da işlem görmemiş grup ortalamasını iki geçerli numuneye düşürmüştür.
• Korozyon əvvəlsi və sonrası kayma təcrübələri yapılmamıştır.
• Uzun süreli bolt gevşemesi və ön yükləmə kaybı incelenmemiştir.
• Yorulma və tsiklsel zəlzələ yüklemesi değerlendirilmemiştir.
• Sonlu eleman analizinde hasar başlangıcı və çatlak ilərlemesi üçün ayrıntılı kırılma mekaniği modeli açıklanmamıştır.
• Ark püskürtme və mis ara təbəqə üçün ayrı güvənli tasarım əmsalları türetilmemiştir.
• Boyuna bolt aralığı üçün 2,5d₀ və 3,0d₀ değerleri arasında çözülmemiş tutarsızlık vardır.
• Sonuç bölümündeki yüzde 7,1 sonlu element xətası doğrulama tablolarındaki yüzde 2,72 azami xətayla uyuşmamaktadır.
• Ön yük və sürtünmənin kapasite artış yüzdeleri fərqli bölümlerde birbiriyle tam uyumlu deyil.
• Şekil 5 açıklamasında yayından əvvəl kaldırılması gereken bir yazar/editör qeydi kalmıştır.

Gelecekte gerekli doğrulamalar

• Farklı üreticiləre ait S2205 lövhə partiləriyle tekrar təcrübələri
• Garnet tane boyutu və püskürtme parametrelerinin sürüşmə əmsalına etkisi
• Tuz püskürtme və ıslanma–kuruma tsikllərinden sonraki sürtünmə davranışı
• Bakır ara tabakada qalvanik korroziya və uzun süreli sıkma etkisi
• Ark püskürtülmüş kaplamada kalınlık, yapışma və aşınma toleransları
• Ön yükün aylar və yıllar üçündeki gevşeme davranışı
• Yorulma, zəlzələ tsikli və darbe təcrübələri
• Yüksek dayanımlı və korroziyaa dirençli özel bolt geliştirilmesi
• Gerçek ölçekli çok boltlu birləşmə təcrübələri
• 2,5d₀ və 3,0d₀ bolt aralığı tutarsızlığını çözecek ek təcrübələr
• Türkiyə’de istifadə olunan material, bolt və uygulama standartlarıyla güvənilirlik kalibrasyonu

Mənbə və Metod Qeydi

Tədqiqatnın tam özgün adı: Structural Performance and Design of High-Strength Duplex Stainless Steel S2205 Bolted Connections

Yazarlar: Zongyan Li, Fuqiang Du və Tao Cui.

Yazar sıralaması: Zongyan Li birinci, Fuqiang Du ikinci və Tao Cui üçüncü yazardır.

Eş katkı bilgisi: Eş birinci yazarlık və ya eş katkı beyanı yoxdur.

Sorumlu yazar: Tao Cui.

Kurumlar:

• Institute of Transportation, Inner Mongolia Univərsity, Hohhot, Çin.
• National Engineering Research Center for Steel Construction, Central Research Institute of Building and Construction Co. Ltd. MCC, Pekin, Çin.

DOI: DOI bilgisi tədqiqat metninde açıkça yer almır və bşəbəkəımsız resmî kayıt üzərindən doğrulanamamıştır.

Dergi: Hakemli bir dergide yayımlandığı doğrulanmamıştır.

Yayın platformu: SSRN.

SSRN kayıt numarası: 7207500.

Yayın yılı: Yüklenen tədqiqat 2026 tarihli preprint kimi qiymətləndirilmişdir; başlık sayfasında ayrı bir yayın tarihi yoxdur.

Kaynak türü: Malzeme təcrübələri, boltlu bşəbəkəlantı təcrübələri və doğrulanmış sonlu element analizleri içeren, hakem qiymətləndirməsindən keçməmiş mühəndislik preprinti.

Resmî bşəbəkəlantı:https://ssrn.com/abstract=7207500

Finansman: Tədqiqatda National Natural Science Foundation of China’nın 52208225 numaralı desteği ilə Inner Mongolia Autonomous Region Natural Science Foundation’ın 2026SHZR4037 numaralı desteği bildirilmişdir. Deney alanı və ekipman desteğinin Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group tarafından sşəbəkəlandığı belirtilmiştir.

Çıkar çatışması: Yüklenen tədqiqat üçünde ayrı və açık bir çıkar çatışması beyanı yoxdur.

Veri erişimi: Ham təcrübə vəriləri, sonlu element model dosyaları və ya ayrı bir açık vəri deposu bşəbəkəlantısı tədqiqat üçünde vərilmemiştir.

Editoryal tutarsızlık qeydi: Tədqiqatnın özeti və çok boltlı parametrika analiz bölümü bşəbəkəımsız dəlik əzilməsi üçün minimum boyuna bolt aralığını 3,0d₀ kimi belirtmektedir. Tasarım tablosu və nəticə bölümü ise 2,5d₀ değerini vərmektedir. Parametrika tabloda 2,5d₀ hâlâ karma kırılma, 3,0d₀ ise bşəbəkəımsız əzilmə kimi sınıflandırılmıştır. Ayrıca ayrıntılı doğrulama tablosundaki azami yüzde 2,72 xəta, nəticə bölümündeki yüzde 7,1 ifadesiyle uyuşmamaktadır.

Bu yazı, yüklenen tədqiqatnın metni, təcrübə tabloları, formülleri, numune geometriləri, kırılma fotoğrafları, yük–yer değiştirme grafikleri, sonlu element nəticələrı və tədqiqatçıların mekanizma yorumları əsas alınarak hazırlanmıştır. Tədqiqatda bulunmayan yeni bir təcrübə sonucu, ürün onayı, standart uygunluk belgesi və ya saha başarısı eklenmemiştir.

Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiştir. Önerilən kayma əmsalları və geometrika sınırlar yalnızca incelenen S2205 lövhələr, boltlar, səth işlemleri, numune geometriləri və təcrübə koşulları üçün doğrudan desteklenmektedir. Gerçek yapı tasarımında yürürlükteki Türkiyə mevzuatı, proje yükleri, yorulma, zəlzələ, korroziya, montaj toleransları və bşəbəkəımsız mühəndislik kontrolleri ayrıca değerlendirilmelidir.