Research Article

Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi

Volume: 15 Number: 3 December 31, 2023
TR EN

Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi

Abstract

Otofretaj, kalın cidarlı silindirlerin basınç taşıma kapasitesini ve yorulma ömrünü artırmak için silindir et kalınlığında artık kalıcı gerilme oluşturma işlemidir. Bu artık gerilme, çalışma basıncının oluşturduğu gerilmenin bir kısmını nötr ederek, basınçlı kapların basınç taşıma kapasitesini artırır. Pratikte birçok otofretaj yöntemi olmakla beraber, özellikle ağır silah namlularında uygulanan iki otofretaj yöntemi mekanik ve hidrolik otofretaj işlemleridir. Bu çalışmada, ağır silah namlusuna mekanik otofretaj uygulanmasında oluşan gerilmeler sonlu elemanlar metodu (SEM) ile sayısal olarak hesaplanmıştır. SEM modelinde iki boyutlu (2B) aksisimetrik geometri kullanılmıştır. SEM modeli literatürdeki veriler ile doğrulanmıştır. Otofretajsız namluda 670 MPa çalışma basıncı altında namlu iç çapında Von Mises eşdeğer gerilmenin değeri 1350,3 MPa olarak hesaplanmıştır. Otofretaj uygulanmış namluda ise Von Mises eşdeğer gerilmesinin maksimum değeri, namlunun et kalınlığının %63’ne karşılık gelen bölgede 1122,3 MPa olarak hesaplanmıştır. Bu gerilme değerinin namlu akma mukavemeti olan 1195 MPa’ın altında olduğu görülmektedir. Sonuç olarak çalışma basıncı altında otofretaj uygulanmış namluda Von Mises eşdeğer gerilmesi, otofretaj uygulanmayan namluya göre %16,88 oranında azalmıştır. Bu sebeplerden dolayı, ağır silah namlularında otofretaj işleminin uygulanması ve oluşan gerilmelerin hesaplanması namlu ömrü ve basınç taşıma kapasitesi açısından kritik öneme sahiptir.

Keywords

Mekanik Otofretaj, Artık Gerilme, SEM Analizi

References

  1. Alegre, J.M., Bravo, P., & Preciado, M. (2006). Design of an autofrettaged high-pressure vessel, considering the Bauschinger effect. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, 220(1), 7-16. doi: 10.1243/095440805X73645
  2. Ali, A.R.M, Ghosh, N.C. & Alam, T-E. (2010). Optimum design of pressure vessel subjected to autofrettage process. World Academy of Science, Engineering and Technology, International Journal of Mechanical, Aerospace, Industrial, Mechatronic and Manufacturing Engineering 4 (10), 1040-1045.
  3. Alinezhad, P., & Bihamta, R. (2012). A study on the tool geometry effects in the swage autofrettage. Advanced Materials Research Vols., 433-440, 2206-221. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.433-440.2206
  4. Bihamta, R., Movahhedy, M.R. & Mashreghi, A.R. (2007). A numerical study of swage autofrettage of thick-walled tubes. Materials and Design, 28 (3), 804-815. doi: 10.1016/j.matdes.2005.11.012
  5. Chica, C.J, Marìn, M.M., Rubio, E.M., Teti, R., & Segreto, T. (2019). Parametric analysis of the mandrel geometrical data in a cold expansion process of small holes drilled in thick plates. Materials, 12 (24):4105.
  6. Çandar, H., & Filiz, H., (2017). Optimum autofrettage pressure for a high pressure cylinder of a waterjet intensifier pump. Universal Journal of Engineering Science, 5(3), 44-55. doi: 10.13189/ujes.2017.050302
  7. Davidson, T.E., Barton, C.S., Reiner, A.N., & Kendall, D.P. (1962). New approach to the autofrettage of high-strength cylinders, Experiment Mech., 2, 33–40
  8. Gibson, M.C (2008). Determination of residual stress distributions in autofrettaged thick-walled cylinders. PhD Thesis, Department of Engineering Systems and Management, Cranfield University, Defence College of Management and Technology, Cranfield.
  9. Gibson, M.C., Hameed, A., & Hetherington, J.G. (2012). Investigation of driving force variation during swage autofrettage, using finite element analysis. Journal of Pressure Vessel Technology, 134:051203. doi: 10.1115/1.4006922
  10. Gibson, M.C., Hameed, A., & Hetherington, J.G. (2014). Investigation of residual stress development during swage autofrettage, using finite element analysis. Journal of Pressure Vessel Technology, 136:021206-1. doi: 10.1115/1.4025968
APA
Baran, D., Bican, O., & Doğu, Y. (2023). Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi. International Journal of Engineering Research and Development, 15(3), 194-208. https://doi.org/10.29137/umagd.1364476
AMA
1.Baran D, Bican O, Doğu Y. Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi. IJERAD. 2023;15(3):194-208. doi:10.29137/umagd.1364476
Chicago
Baran, Doğan, Osman Bican, and Yahya Doğu. 2023. “Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi”. International Journal of Engineering Research and Development 15 (3): 194-208. https://doi.org/10.29137/umagd.1364476.
EndNote
Baran D, Bican O, Doğu Y (December 1, 2023) Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi. International Journal of Engineering Research and Development 15 3 194–208.
IEEE
[1]D. Baran, O. Bican, and Y. Doğu, “Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi”, IJERAD, vol. 15, no. 3, pp. 194–208, Dec. 2023, doi: 10.29137/umagd.1364476.
ISNAD
Baran, Doğan - Bican, Osman - Doğu, Yahya. “Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi”. International Journal of Engineering Research and Development 15/3 (December 1, 2023): 194-208. https://doi.org/10.29137/umagd.1364476.
JAMA
1.Baran D, Bican O, Doğu Y. Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi. IJERAD. 2023;15:194–208.
MLA
Baran, Doğan, et al. “Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi”. International Journal of Engineering Research and Development, vol. 15, no. 3, Dec. 2023, pp. 194-08, doi:10.29137/umagd.1364476.
Vancouver
1.Doğan Baran, Osman Bican, Yahya Doğu. Ağır Silah Namlusunun Mekanik Otofretaj İşleminde Gerilme Dağılımının Sayısal Olarak İncelenmesi. IJERAD. 2023 Dec. 1;15(3):194-208. doi:10.29137/umagd.1364476