Notch sensitivity factor determination with artificial neural network for shafts under the tension stress

Year 2013, Volume: 29 Issue: 1, 81 - 89, 01.02.2013

Erdal Köksal Murat Tolga Özkan , Cengiz Eldem

Abstract

Notch, hole , tap and a variety of geometric shapes such as curves or discontinuities can be found with various reasons in the design of Machine Element. Especially in the field of stress concentration is caused by sudden change in cross section and various discontinuities in the force flow. Stress concentration can occur with the reason of material features of size or direction of forces application . This type of Stress concentration in the material brings out the effect o f notch . Notch impact can lead to distortions and breakage of materials . In this study, A software that is determined the Notch Sensitivity Factor has been developed with Artificial Neural Network System (ANN) for under the effect of tension stresses on shafts. The software has developed using Pythia . With this software, the user can be obtained the accurate value by entering shaft dimension and the applied force without the need for notch sensitivity factor tables and any calculations

Keywords

Notch Sensitivity Factor, Machine Design, Artificial Neural Network

Çekme gerilmesi etkisindeki millerin çentik faktörünün yapay sinir ağları ile belirlenmesi

Abstract

Makine elemanları tasarımında çeşitli nedenlerle çentik, delik, kademe ve çeşitli kavisler gibi geometrik şekiller veya süreksizlikler bulunabilmektedir. Ani kesit değişikliği ve çeşitli süreksizlikler, kuvvet akışı özellikle gerilme alanında yığılmalara neden olmaktadır. Gerilme yığılmaları, malzemenin boyut özelliklerinden veya kuvvetlerin uygulama doğrultusu ile oluşabilirler. Bu tür gerilme yığılmaları, malzemede çentik etkisi vardır şeklinde değerlendirilmektedir. Çentik etkisi malzemede kırılmalara ve bozulmalara yol açabilir. Bu çalışmada, Çekme Gerilmesi etkisindeki miller için çentik faktörü değerini Yapay Sinir Ağları (YSA) ile hesaplayan bir yazılım geliştirilmiştir. Pythia programı kullanılarak hazırlanan bir yazılım ile kullanıcı, milin boyut ölçülerini ve üzerine uygulanan kuvvetin cinsini girerek hesaplamalarda kullanacağı çentik faktörü nü tablolara gerek kalmaksızın ve doğru bir değerle elde edilebilmektedir.

Keywords

Çentik faktörü, Makine Tasarımı, Yapay Sinir Ağları

References

• Nicholas. T..: “High Cycle Fatigue: A Mechanics of Materials Perspective”. Oxford: Elsevier. 213 –238. (2006).
• Doğrusadık. A. “Çentikli Parçaların Yorulma Ömürlerinin Saptanmasında Kullanılan Yöntemlerin Deneysel Tahkiki”. İstanbul Teknik Üniversitesi. İstanbul. 1-2 (2009).
• Mcclintock. F. “A criterion of ductile fracture by the growth of holes”. J Appl Mech . 35: 363–71 (1968).
• Rice. J.. Tracey. D. “On the ductile enlargement of voids in triaxial stress fields”. J Mech Phys Solids. 17:201–17 (1969).
• Hancock. J.. Mackenzıe. A. “On the mechanisms of ductile failure in high-strength steels subjected to multi-axial stress-states”. J Mech Phys Solids 24:69-147 (1976).
• Bridgman. P. “Studies in large plastic flow and fracture”. Cambridge. MA: Harvard University Press; 3-5 (1952).
• Hancock. J.. Brown. D.. “On the role of strain and stress state in ductile Failure”. Journal of the Mechanics and Physics of Solids.31 (1): 1-24 (1983).
• Efe. M. Ö.. Kaynak. O.. “Yapay Sinir Ağları ve Uygulamaları”. Boğaziçi Üniversitesi Yayınları. İstanbul. 3:1 (2000).
• Elmas. Ç.. “Yapay Sinir Ağları”. Seçkin Yayıncılık. Ankara 27-37 (2003).
• Arslan. A.. İnce. R.. “The neural network approximation to the size effect in fracture of cemetitious materials“. Engineering Fracture Mechanics.54 (1996).
• Yao. X.. “Evolving artificial neural Networks”. Proceedings of the LEEE . 87 (1999).
• Bozacı. A.. “Makine Elemanlarının Projelendirilmesi”. Seç Yayın Dağıtım. İstanbul 1-6 (1995).
• Akkurt. M.. “Makine Elemanları”. Birsen Yayın Evi Ltd. Şti. Seç Yayın Dağıtım . İstanbul 29 (2005).
• Koç. E.. “Makine Elemanları”. Nobel Kitapevi. Adana 47. (2004).
• Can. A. Ç..“Ma kine Elemanları Tasarımı”. Birsen Yayın Evi. İstanbul 43 (2006).
• Öztemel. E.. “Yapay Sinir Ağları”. Papatya Yayıncılık. İstanbul 87 2006.
• Peterson .R. E.. “Design Factors for Stress Concentration.” Machine Design. vol. 23. no. 2. February 1951. p. 169; no. 3. March 1951. p. 161. no. 5. May 1951. p. 159; no. 6. June 1951. p. 173; no. 7. July 1951. p. 155. Reprinted with permission from Machine Design. a Penton Media Inc. publication.
• Budynas−Nisbett Shigley’s Mechanical Engineering Design.”McGraw. H..“. A.B.D. 1003-1005. (2006)