Yorulma: Ortalama Gerilme Düzeltmesi

Yorulma dayanımı verileri genellikle tam değişken yükleme (R = −1, ortalama gerilme sıfır) için verilir. Gerçek parçada ise çoğu zaman bir ortalama çekme gerilmesi vardır ve bu ömrü kısaltır. Aşağıdaki hesaplayıcı üç klasik ölçütle güvenlik katsayısını verir.

Ortalama gerilme düzeltmesi

Gerilme genliği σ_a (MPa)

Ortalama gerilme σ_m (MPa)

Parçanın yorulma dayanımı S_e (MPa)

Çekme dayanımı R_m (MPa)

Akma dayanımı R_p0,2 (MPa)

S_e parçanın yorulma dayanımıdır: numune değeri (çelikte ≈ 0,5·R_m) yüzey, boyut, yükleme, sıcaklık ve güvenilirlik katsayılarıyla düşürülmüş olmalıdır. Çentik varsa K_f etkisi de buraya girer.

Üç ölçüt, üç farklı tutum

Ölçüt	Bağıntı	Ne zaman
Goodman	σ_a/S_e + σ_m/R_m = 1	En yaygın; gevrek ve yüksek dayanımlı malzemelerde güvenli taraf
Gerber	σ_a/S_e + (σ_m/R_m)² = 1	Sünek metallerde deney verisine daha yakın; daha az konservatif
Soderberg	σ_a/S_e + σ_m/R_p0,2 = 1	En konservatif; aynı anda akmaya karşı da korur

Basınç yönünde ortalama gerilme (σ_m < 0) çatlağı kapattığı için ömrü uzatır; bilyalı dövme (shot peening) ve yüzey sertleştirmenin işi tam olarak budur — yüzeye basma artık gerilmesi koymak.

Hesabın girdisi, hesabın kendisinden önemlidir. Ölçüt seçimi sonucu yüzde onlarla değiştirir; yanlış S_e ya da ölçülmemiş bir yük spektrumu sonucu kat kat değiştirir. Değişken genlikli yüklemede önce rainflow sayımı yapılır, sonra Miner toplamıyla hasar birikimi hesaplanır.

Eğri tanımları, çentik katsayısı ve düzeltme katsayıları için Yorulma ve Ömür Hesabı; yüzey işlemlerinin yorulmaya etkisi için Yüzey İşlemleri ve Kaplamalar notuna bakabilirsin.

Sık sorulanlar

S_e değerini nasıl bulurum?

Çelikte başlangıç noktası numune yorulma sınırıdır (≈0,5·R_m, yaklaşık 1400 MPa üstünde doygunlaşır). Bu değer parçaya taşınırken yüzey, boyut, yükleme tipi, sıcaklık ve güvenilirlik katsayılarıyla düşürülür; en büyük kayıp genellikle yüzey kaleminden gelir. Çentik varsa K_f etkisi de buraya işlenir.

Hangi ölçütü seçmeliyim?

Sünek çeliklerde Gerber deney verisine daha yakındır, Goodman güvenli taraftadır ve en yaygın kullanılandır; Soderberg aynı anda akmaya karşı da koruduğu için en konservatiftir. Pratik yaklaşım: Goodman ile boyutlandır, Gerber ile ne kadar konservatif olduğunu gör, ilk çevrim akma kontrolünü ayrıca yap.

Alüminyumda da aynı hesap geçerli mi?

Ortalama gerilme düzeltmesi geçerlidir, ancak alüminyumun yorulma limiti yoktur: S–N eğrisi düşmeye devam eder. Bu yüzden S_e yerine belirli bir çevrim sayısındaki dayanım (örneğin 5×10⁸ çevrim) kullanılır ve tasarım ömrü açıkça yazılır.

Basma yönünde ortalama gerilme neden iyi?

Çekme ortalama gerilmesi çatlağı açık tutar ve ilerlemesini kolaylaştırır; basma ise kapatır. Bilyalı dövme, derin rulolama, nitrürleme ve indüksiyonla sertleştirmenin yorulma ömrünü artırmasının nedeni budur: yüzeye basma artık gerilmesi koyarlar.