Bir deneysel sorunla geldim, lab cevresinin gorusunu istiyorum.

Yeni bir tunel projesinin triaxial paketinde aksial gerilim olcumu icin geleneksel olarak yuzeye yapistirilan strain gauge'leri kullaniyoruz (350 ohm, T-rosette, sigma3 hucresi icine sokulmus). Numune basina iki gauge (180 derece karsilikli) yapistirip ortalama aliyoruz. Ama son 6 ayda 22 numuneden 5'inde gauge'in sigma1=peak'a yaklasildiginda kopmasi veya sinyalin lineer olmaktan cikmasi sorun olusturdu — failure aninin tam strain degerini kacirdik.

Alternatifler dusunuyorum:

1) Hucre disindan LVDT ile total deplasman olcumu (klasik, ama platen deformasyonu ve numune end-effect karisir)

2) Hucre icine entegre yerlestirilen mini-LVDT (cantilever tipi) ki hassasiyeti gauge'a yakin

3) Digital Image Correlation (DIC) — saydam pencereli hucre kullanip kameradan strain field'i hesaplama

Bu sirayla maliyet ve hassasiyet artiyor. ASTM D7012 ve ISRM 2014 SM (revize) "axial strain measurement directly on the specimen" diyor, yuzeye yapistirma onerilen birinci secim ama yetersizlik durumunda alternatif acik. Tecrubeli olanlardan: peak'a yakin gauge sorunlari icin ne kullaniyorsunuz?

KTU'da bu sorunu yasadik 4-5 yil oncesinde, sert bazaltlarda peak yakininda gauge kopmasi tipikti. Cunku peak oncesi non-linear bolgede mikro-catlak agi numune yuzeyinde acilir, yapistirici epoxy kayma kuvvetinden kopabilir.

Cozumumuz: gauge'i daha ust kalite epoxy ile yapistirmak (M-Bond AE-10 yerine AE-15) + numune yuzeyini once 600 grit kumlama, sonra acetone temizleme, sonra alkol durulama. Bu prosedur ile %22'den %5'e dustu kopma. Hala sifir degil ama kabul edilebilir.

Mini-LVDT cantilever tipi alternatifi de denedik (Schaevitz HCD), pahali ama hassas. Peak sonrasi softening bolgesi icin kacinilmaz cunku gauge oraya kadar dayanmiyor zaten. Gauge ile mini-LVDT'yi paralel kullaniyoruz simdi: gauge peak'a kadar (0-90% peak), mini-LVDT peak ve sonrasi.

ank_ezgi yazdi:

Digital Image Correlation (DIC) — saydam pencereli hucre

DIC sahnede umut verici ama kaya triaxial'inde pratik problemler buyuk. Birincisi saydam pencereli hucre 50-70 MPa sigma3 sinirli, daha yuksek confinement'ta cam patlama riski var. Ikincisi pencerenin optik bozulumu (basinc altinda hafif egiklik) gerilimi alir, sub-pixel hassasiyetini bozar. La Borderie (Pau Univ.) grubunda 2018 sonrasi calisma var, ama lab'larda yaygin degil.

Senin tunel projesi icin sigma3 max ne? 10 MPa'in altinda ise saydam hucre opsiyonu konusulabilir, ustunde ise mini-LVDT pratik secim.

Sigma3 max 15 MPa planliyorum, derinlik 350 m altinda. Saydam hucre limit, riskli.

17 yilda strain gauge ile yasadigim turlu turlu olay var. Bir genc muhendis arkadasimiz 2014'te peak yakininda gauge kopunca veriyi kullanilmaz sandi, butun seti tekrar yapacaktik. Ben "kopmadan onceki son veri noktasi senin ihtiyacin olan failure strain degeri, peak'in yaklasik %95'inde gauge koparsa ekstrapole edilir" dedim. Tabii ekstrapolasyon sapma getirir, ama veri kullanilmaz degildir.

Pratik yaklasim: gauge'lari sadece elastik bolge (E modulu olcumu icin) ve peak'a yakin nokta saptamak icin kullan, ekstrem deformasyon icin LVDT'ye guven. Zaten Young modulu lineer bolgede olculur, gauge'in en hassas oldugu yerde.

Mini-LVDT yatirimi yapacaksan, GDS Triaxial Cell'in radial+axial entegre seti var (HEAD versiyonunu sor), 80-100 K TL civari. Ama servisi var, kalibrasyonu kolay.

Bir nokta atayim: ISRM 2014 SM revizyonu strain measurement icin "specimen-mounted" yontemi tek opsiyon olarak vermiyor, "extensometer-based on rigid platens" yi de kabul ediyor sartiyla end-effect duzeltmesi yapilsin. Yani LVDT ile platen-disindan olcum yapip "calibration test" ile platen deformasyon katsayisini cikarip oldugundan zaten standart kabul.

Bizim labda kalibrasyon yontemi: ayni geometri ve yukteki celik bir referans bloku (E_celik=210 GPa bilinen) ile teste gir, LVDT okumasinin kaca bolunmesi gerektigini bul. Numune testi sirasinda LVDT okumasini bu katsayiyla duzelt, gercek aksial strain kalir. Eski mekanik metot ama saglam.

Strain gauge dedin mi, eskiden bizim hocamiz "siz gauge'i kayaya degil kayayi gauge'a yapistiriyorsunuz, bilesik mantigi anlayin" derdi. Bu kadar fizik dersi yeter buradan.

Tunel projesinde failure aninin tam strain degeri ne kadar kritik onu da dusunmen lazim. Eger sadece sigma1 peak'i (Hoek-Brown fit icin) onemli ise, gauge kopmasi sorun degil — sigma1 yuk hucresiyle dogrudan olculur, strain ile alakasiz. Eger E modulu ve post-peak softening egrisi de tasarima girecekse, evet alternatife git.

Tunel destek tasariminda Carranza-Torres convergence-confinement icin GSI bazli E_rm yeter genelde. Lab E modulu sadece intact rock olcumu, tasarima girmeden once kaya kutle modulune cevrilir, hassasiyetin duser. Mini-LVDT yatirimi yapmadan once "E modulu hassasiyetinin tasarima ne kadar etkisi var" sorgula.

IksaKurucu yazdi:

E modulu hassasiyetinin tasarima ne kadar etkisi var

Iyi nokta. Bu projede tasarimci convergence-confinement ile gidiyor, intact E sadece on-tahmin icin. Yani sigma1 peak hassasiyeti yetiyor. O zaman LVDT-based external + celik-blok kalibrasyon (Egemen abinin onerisi) yeter olabilir.

Mini-LVDT alirken sadece bu projeyi degil ileri ARGE projelerini de dusunmem lazim. Maliyet/fayda hesabi yapmak icin TUBITAK destek programi var mi cihaz alimi icin?

TUBITAK 1005 ulusal yeni fikir ve urun arastirma destek (200K TL'ye kadar), 1001 destek (200-700K TL) cihaz alimini kapsiyor projenin gerekleri arasindaysa. Universite-disi labin direkt cihaz alimi icin TUBITAK destegi yok, ama universite ile ortak proje yapabilirsiniz. Bizim Konya labinda boyle ortak proje ile bir GDS hucre aldik gecen yil.

Ezgi, ITU veya Bogazici'nde ortak isleyebileceginiz bir hoca varsa konusalim, ben de aracilik yapabilirim.

Karot dedin mi gauge dedin mi, ben hep sunu derim: numune temiz alinmazsa hangi gauge'i kullanirsan kullan, sonuc cop. Sondaj formanunun karot kalitesini sorgula once.

Bursa Karadeniz Teknik'te eski hocalarim biriyle gectigim sene konustugumda DIC denemis ama vazgecmis aynen Suat'in dedigi nedenlerle. Ek olarak yuksek hizli kamerayi sigma3 kapsulasyonuyla sync etmek de sorunlu olmus, frame rate yetisemiyor peak yakininda.

Lisans bitiriyorum, bu konuyu tekrar tekrar okuyorum. Bir sorum: strain gauge'in failure mode'undan bagimsiz, gauge'i "sigma1 yonunde mi yoksa sigma3 yonunde mi" yapistiriyoruz? Aksial mi radyal mi? Iki tipi de gerekli mi?

genc_muh_tolga yazdi:

aksial mi radyal mi? Iki tipi de gerekli mi?

Tolga, T-rosette dedigim sebep budur — bir gauge aksial (sigma1 yonu), birim radyal (sigma3 yonu) duzgun yapistirilmis bir paket. Aksial Young modulu icin, radyal Poisson orani icin. Ikisi de gerekli, kaya tasarimda Poisson 0.20 default kabul edilse bile labdan olculmesi tercih edilir.

Tolga'ya ek: T-rosette yerine iki ayri lineer gauge kullanan da var, ekonomik secim ama daha hatali yerlestirme riski. T-rosette'in kalite kontrolu daha kolay.

Karari ozetliyorum: kisa vadede external LVDT + celik blok kalibrasyon (Egemen abinin onerisi) ile uyumlu ilerleyecegim, gauge'lari paralel kullanip elastik bolge ve peak yaklasimi icin kullanacagim. Orta vadede TUBITAK ortak projeyle Konya-Begum aracigliyla bir mini-LVDT seti yatirimi planliyorum (Begum ablacigim sana ozelden yazacagim).

Forum tesekkurler, gauge problemini tek basima cozemezdim.