MESH SENSITIVITY STUDIES FOR MIXED-MODE TWO DIMENSIONAL FRACTURE PROBLEMS USING DISPLACEMENT CORRELATION TECHNIQUE

İki Boyutlu Karışık Modlu Kırılma Problemlerinin Deplasman Korelasyon Tekniği Kullanarak Ağ Duyarlılık Çalışmaları

İsmail Yasin SÜLÜ                                                   Ali Osman AYHAN

Makine Mühendisliği Anabilim dalı                        Makine Mühendisliği Anabilim dalı

ABSTRACT
The displacement correlation technique is still one of the most commonly used numerical methods to compute stress intensity factors using the finite element method. Depending on settings and values of parameters, some variation on the computed stress intensity factor can be yielded. Therefore, in this study, sensitivity studies were performed for two-dimensional cracks under mode-I and mixed-mode loadings that cover most of two-dimensional cracks encountered in practical applications. These problems are; mode-I central crack and mixed-mode inclined central crack. As the numerical tool, the finite element software ANSYSTM was used and its KCALCTM command was employed for calculation of stress intensity factors. The parameters considered for near-crack-tip mesh sensitivity studies are, numbers of elements in the circumferential direction, numbers of elements in the radial direction, sizes of elements along the crack faces, element size ratio in the radial direction and the size of first radial element in the crack zone. Conclusions were drawn by comparing the values obtained from two different mesh models with results from the literature and mesh parameter settings were recommended for accurate computation of stress intensity factors.
Key Words : Mixed-Mode Cracks, Displacement Correlation Technique, Finite  
Element Method, Fracture Mechanics

ÖZET
Deplasman korelasyon tekniği sonlu elemanlar metodunu kullanarak gerilme şiddet fatörlerinin hesaplanması için hala yaygın olarak kullanılan nümerik metodlardan biridir. Parametre değerlerinin ayarlanmasına ve değerlerine bağlı olarak gerilme şiddet faktörünün hesaplanmasında bazı varyasyonlar elde edilebilir. Bu nedenle bu çalışmada, duyarlılık çalışmaları pratik uygulamalarda karşılaşılan iki boyutlu çatlakların çoğunu kapsayan mod-I ve karışık modlu yükler altında iki boyutlu çatlaklar için uygulanmıştır. Bu problemler, mod-I merkezi çatlak ve karışık modlu eğik merkezi çatlak. Sayısal araç olarak, sonlu elemanlar yazılımlı ANSYSTM kullanılmıştır ve gerilme şiddet faktörlerinin hesaplanması için bu yazılımın KCALCTM komutu kullanılmıştır. Çatlak çevresinde ağ duyarlıklık çalışması için kabul edilen parametreler, dairesel yöndeki eleman sayıları, radyal yöndeki eleman sayıları, çatlak yüzeyi boyunca elemanların boyutu, radyal yöndeki eleman boyut oranı ve çatlak bölgesindeki ilk radyal eleman boyutudur. Sonuçlar gerilme şiddet faktörünün doğru hesaplanması için tavsiye edilen ağ parametreleri ve literatürdeki sonuçlar ile iki farklı ağ modelinden elde edilen değerlerin kıyaslanmasıyla belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler : Karışık Modlu Çatlaklar, Deplasman Korelasyon Tekniği, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Kırılma Mekaniği