Search

The purpose of this study was to investigate numerically the effects of the inclination (collodiaphyseal) angle and bone cement (polymethylmethacrylate) filling on the stress distribution of human femurs and implants after the implementation of a partial endoprotez arthroplasty. Ti6Al4V, which is the most commonly used implant material, was choosen for this study. In the numerical study, solid models of implants and femurs were created using the SolidWorks 2010 package program, then stress analyses were carried out at five different inclination angles, 120°, 125°, 130°, 135° and 140°, with and without bone cement (polymethylmethacrylate), using the ANSYS Workbench 12.0 package program. The anteversion angle was assumed to be 12.5° for all models. As a result of the increase in the inclination angle and the addition of bone cement, it was determined that the stress values of the femurs and implants were reduced. Within the limitations of this study it has been shown that parameters like bone cement, anteversion angle, and an appropriate inclination angle should be tested previous to partial endoprosthesis arthroplasty surgery necessary as a result of damage to the human femur.

The usage of adhesives as connecting on method is increasing rapidly in today world. Many of research, development and engineering have been made to find the most important parameters for a success adhesion. In this study, stress analysis of Z type bonded sheet that connected with various adhesives has been investigated. The adhesive thickness was constant (0.20 mm) b lap joint length and lap joint angles (θ=15º, 30º, 45º) were varied for analysis. This study has deal with the effect of overlap angle on predicting of the damage load of adhesively bonded joints via a linear FEM(Finite Element Method). All of the analysis were carried out with Ansys (10.0) computer software with a generally purposed finite element application. Experimental results were compared with numerical results and were found quite reasonable, Günümüzde birleştirme yöntemi olarak yapıştırıcıların kullanımı hızlı bir şekilde artmaktadır. Başarılı bir yapıştırmada en önemli parametreleri bulmak için birçok araştırma, geliştirme ve mühendislik çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmada Z şeklinde bükülmüş ve değişik yapıştırıcılarla yapıştırılmış çelik sacların gerilme analizi yapılmıştır. Çalışmada yapıştırıcı kalınlığı (0.20 mm), b bindirme mesafesi sabit alınarak ve bindirme açıları(θ=15º, 30º, 45º) değiştirilerek analiz gerçekleştirilmiştir. Çalışmada lineer Sonlu Elemanlar Metodu(SEM)’nun yardımıyla yapıştırıcı bağlantının hasar yüküne açının etkisi kullanılarak araştırılmıştır. Bütün analizler genel sonlu elemanlar yazılımı olan Ansys (10.0) ile gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırılmış, sonuçların oldukça iyi bir uyum gösterdikleri görülmüştür

Bu çalışmada, eksenel yüke maruz ve içinde yüke dik çatlak bulunan izotropik bir levhada gerilme analizi yapılmıştır. Çalışmada sonlu elemanlar metodu kullanılarak sayısal çözüm yapılmıştır. Çözümde SAP2000 programı kullanılmıştır. Çalışmada gerilme dağılımlarının hassasiyeti açısından levhanın boyutları küçük alınmıştır. Bu küçük levha sonlu küçük parçalara bölünüp uygulanan yük iki ayrı şiddette, tekil ve düzgün yayılı olarak uygulanmıştır. Uygulanan yükün dışında çatlak genişliği de değişken olarak alınmıştır. Levhanın malzemesi dökme demir olarak ele alınırken diğer parametreler değiştirilerek program çalıştırılmaktadır. Bu analizler sonucunda program, levhadaki gerilme dağılımlarını diyagram halinde vermektedir. Diyagramlardan çatlağın uç kısımlarında büyük gerilme yığılmaları olduğu görülmüştür., In this study,an examination of stress analysis was done on isotropic plate that has a crack in its middle. Stress analysis was doing with finite element method for numerical solution. In the solution, SAP2000 that is a packet program was used. In this study, for sensitiveness of stress distributions, small dimensions were taken for plate. This small plate was divided into finite small pieces. The applying tension load on the plate was taken as point load and disturbed load in different magnitudes cast iron with respect to different crack size. The program was running with respect to this parameter. In this analysis finally, the program was giving stress distribution on plate as a diagram. In this diagram, it was seen clearly that there was a big stress distribution at the end of crack.

Günümüzde birlestirme yöntemi olarak yapıstırıcıların kullanımı hızlı bir sekildeartmaktadır. Basarılı bir yapıstırmada en önemli parametreleri bulmak için birçok arastırma,gelistirme ve mühendislik çalısmaları yapılmıstır.Bu çalısmada Z seklinde bükülmüs ve degisik yapıstırıcılarla yapıstırılmıs çelik saclarıngerilme analizi yapılmıstır. Çalısmada yapıstırıcı kalınlıgı sabit (0.20 mm) alınarak a, bbindirme mesafeleri ve bindirme açıları(=15º, 30º, 45º) degistirilerek analizgerçeklestirilmistir. Analizde Sonlu Elemanlar Metodu(SEM) kullanılmıstır. Bu metodun enyaygın programı olarak kullanılan Ansys(10.0) tercih edilmistir. Elde edilen sonuçlar grafiklerlegösterilerek pekistirilmistir.Anahtar Kelimeler: Gerilme analizi, yapıstırıcı, Ansys, Sonlu ElemanlarMetodu(SEM). The usage of adhesives as connecting on method is increasing rapidly in todaysworld.Many of research, development and engineering have been made to find the mostimportant parameters for a success adhesion.In this study, stres analysis of Z type bonded sheet that connected with variousadhesives has been investigated. The adhesive thickness was constant (0.20 mm), a and b lapjoint lenght and lap joint angles(=15º, 30º, 45º) were varied for analysis. The Finite ElementMethod(FEM) with most common software of Ansys(10.0). The experimentaly andmathematicaly obtained datas have been showed with graphs.Key Words : Stress analysis, adhesive, Ansys, finite element method(FEM). 332

Endüstriyel yapıstırıcıların fiziksel ve mekanik özelliklerindeki gelismeler,yapıstırıcı ile birlestirme tekniginin birçok mühendislik alanında basarıyla kullanılmasınasebep olmustur. Diger mekanik baglama tekniklerine olan üstünlüklerinden dolayı yapıstırıcıile birlestirilmis baglantılar, birçok arastırmacı tarafından analiz edilmistir.Bu çalısmada yapıstırıcı ile birlestirilmis ters z tipi baglantının analizi yapılmıstır.Baglantıyı olusturan plaka ve destekler kompozit malzemeden yapılmıstır. Bu türproblemlerin çözümünde etkili bir yöntem olan sonlu elemanlar metodu(SEM)kullanılmıstır. Bütün analizler genel amaçlı sonlu elemanlar yazılımı olan Ansys(10.0)kullanılarak gerçeklestirilmistir. Bu analizde baglantı mukavemetinde etkili parametrelerolan bindirme mesafesi(a), numune genisligi(b), numune kalınlıgı(t) ve bindirme açısı()incelenmistir. Nümerik sonuçlar ile deneysel sonuçlar karsılastırılmıs ve uygun oldugugörülmüstür. Gerilmeler(Sx,Sy,Sz,Sxy,Sxz,Seqv), plaka boyutlarına(a,b) baglı olarak sekillerve grafiklerle gösterilmistir.Anahtar Kelimeler : Yapıstırıcı, kompozite malzeme, gerilme analizi, Ansys, sonluelemanlar metodu(SEM). The improvemets in the physical and mechanical properties of industrial adhesiveshave caused that adhesive bonding technique has beeen used succesfully in most engineeringareas. Due to its some advantages over the othes fastening methods, adhesively bonded jointshave been analysed by many researchers.In this study, an adhesively bonded inverse Z type joint has been analysed. Thematerial of the support and horizontal plate which are members of joint was manufactured tobe composite materials. The Finite Element Method(FEM) which is very powerful numericalsolution technique was used in analysis. All analyses were carried out using the generalpurposed finite element sofware Ansys(10.0). In this analysis, the variations of peak stresses,have been investigated, overlap distance(a), model breadth(b), model thickness(t) andoverlap angle(). Experimental results with numerical results are compared and found quitereasonable. Bearing stresses(Sx,Sy,Sz,Sxy,Sxz,Seqv) which are depending on dimension ofthe plate(a, b) are shown in figures and graphics.Key Words : Adhesive, composite material, stress analysis, Ansys, finite elementmethod(FEM). 248

III ÖZET Yüksek Lisans Tezi EKSENEL YÜKE MARUZ VE İÇİNDE YÜKE DİK ÇATLAK BULUNAN İZOTROPİK BİR LEVHADA GERİLME ANALİZİNİN İNCELENMESİ Bahattin İŞCAN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı 2001, Sayfa : 95 Bu çalışmada, eksenel yüke maruz ve içinde yüke dik çatlak bulunan izotropik bir levhada gerilme analizi yapılmıştır Çalışmada sonlu elemanlar metodu kullanılarak sayısal çözüm yapılmıştır. Çözümde SAP2000 programı kullanılmıştır. Bu çalışma sekiz bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm giriş, ikinci bölüm literatür taraması, üçüncü bölümde kırılma mekaniği, dördüncü bölümde sonlu elemanlar metodu hakkındaki genel bilgiler sunulmuş, beşinci bölümde problem tanımlanmış, altıncı bölümde de sayısal uygulamanın SAP2000 programındaki gerilme dağılımları incelenmiştir. Yedinci bölümde sonuçlar yazılmış, sekizinci bölümde sonuçlar değerlendirilip, öneriler yapılmıştır.IV Çalışmada gerilme dağılımlarının hassasiyeti açısından levhanın boyutları küçük alınmıştır. Bu küçük levha sonlu küçük parçalara bölünüp uygulanan yük iki ayrı şiddette, tekil ve düzgün yayılı olarak uygulanmıştır. Uygulanan yükün dışında levhanın malzemesi ve çatlak genişliği de değişken olarak alınmıştır. Levhanın malzemesi Çelik ve pik alınırken diğer parametreler değiştirilerek program çalıştırılmıştır. Bu analizler sonucunda program levhadaki gerilme dağılımlarını diyagram halinde vermektedir. Diyagramlardan çatlağın uç kısımlarında büyük gerilme yığılmaları olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar metodu, izotrop malzeme, çatlak analizi, gerilme analizi. V ABSTRACT Master Thesis STRESS ANALYSIS OF IZOTROPIC PLATE WHICH HAS A CRACK IN ITS MIDDLE AND IS UNDER RECTANGULAR TENSILE LOAD TO CRACK Bahattin İŞCAN University of Firat Graduate School of Natural and Applied Science Department of Mechanical Engineering 2001, Page:95 In this study, an examination of stress analysis was done on isotropic plate that has a crack in its middle. Stress analysis was doing with finite element method for numerical solution. In the solution, SAP2000 that is a packet program was used. This study is consisting of eight chapters. The first chapter is introduction, the second chapter is literature investigation, in the third chapter there was information about fracture mechanics and in the fourth chapter general information about finite element method was given, in the fifth chapter, the problem was determined. In the sixth chapter stress distribution was practiced and examined numerically in theVI SAP2000 packet program. In the seven chapter, conclusion was written, and in the final chapter, conclusion was discussed, advised and suggestion were given. In this study, for sensitiveness of stress distributions, small dimensions were taken for plate. This small plate was divided to finite small pieces. The applying tension load on the plate was taken as point load and disturbed load in different magnitudes with different materials like steel and cast iron with respect to different crack size. The program was running with respect to this parameter. Finally, the program was giving stress distribution on plate as a diagram. In this diagram, it was seen clearly that there was a big stress distribution at the end of crack. Key Words : Finite element method, isotropic material, fracture analysis, stress analysis. 95

ÖZET Doktora Teı KOMPOZİT MALZEMELİ FATURALI KİRİŞLERDE TAKVİYE AÇISINA BA?LI OLARAK GERİLME ANALİZİ Mustafa GUR Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı 1994, Sayfa: 146 Bu çalışmada kompoztt malzemeden imal edilmiş, eğilmeye maruz faturalı bir kirişte., fatura yarıçapı ve takviye açısına bağlı olarak maksimum gerilmeler ve gerilme yığılma katsayıları sonlu elemanlar metodu ile hesaplanmıştır. Problemin çözümünde dört düğümlü düzlem izoparametrlk sonlu elemanlar kullanılmıştır. Hesaplamalar, Cam-Epoksi, Boron-Epoksi ve Grafit-Epoksi kompozit malzemeleri için, tek yönlü takviye ve çapraz takviye durumları dikkate alınarak yapılmıştır. Değişik fatura yarıçapı ve takviye açılarında, her bir kompozit malzeme için maksimum gerilme değerleri ve gerilme yığılma katsayıları hesaplanmıştır. Sonuçlar grafikler halinde sunulmuş ve bunlarla ilgili karşılaştırmalar yapılmıştır. Sonuçta, fatura yarıçapı arttıkça maksimum gerilme değerlerinin arttığı ve gerilme yığılma katsayılarının azaldığı görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER : Gerilme yığılma katsayısı, sonlu elemanlar metodu, izoparametrlk sonlu elemanlar, kompozit malzemeler. ABSTRACT PhD Thesis THE ANALYSIS OF STRESS IN COMPOSITE MATERIAL BEAMS WITH SHOULDER FILLETS FOR VARIOUS ORIENTATION ANGLES Mustafa GÜR Fırat University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Mechanical Engineering 994, Page: 146 In this study, the maximum stress values and the stress concentration coefficients for a beam with shoulder fillet produced with composite materials exposed to simple bending have been obtained as the function of orientation angle and fillet radius., by using a finite elements method. This problem is solved by using an isoparametric, two dimensional finite element with four nodes. The computations have been carried out for three different composite materials, (namely Glass-Epoxy, Boron- Epoxy and Graphite-Epoxy) under the unidirectional ly reinforce and cross reinforce conditions. The maximum stress values and stress concentration coefficients have been computed for each composite material for different fillet radiuses and in various orientation angles. The results have been presented in diagrams and the relevant comparisons have been made. As a result, it has been seen that in case of increasing fillet radius., the maximum stress values increases and the stress concentration coefficients decreases. KEY WORDS : Stress concentration coefficient, finite element method, isoparametric finite elements, composite materials. 146