Deformasyon

Fizikte rijit cisim, iç ve dış etkiler altında deformasyona uğramayan ve şekil değiştirmeyen maddedir. Bu etki, dışarıdan etki eden bir kuvvet veya moment olabileceği gibi, cismin içinde oluşan kesit-tesir etkileri de olabilir. Gerçekte, her cisim bir miktarda deforme olacağından, rijit cisim ideal bir kabul olarak değerlendirilir.

Mukavemetin sonunda, malzemenin dış kuvvetlere karşı gösterdiği direnç aşıldığında çeşitli sonuçlar ortaya çıkar: Deformasyon. Kırılma. Yorulma. Ayrıca, "Mukavemet" adında, bir insanın cinayet işlemesini ve sonrasını anlatan bir film de bulunmaktadır.

Plastik deformasyon, bir malzemenin elastik kapasitesinin ötesinde bir strese maruz kaldığında şeklindeki geri dönüşü olmayan değişimdir. Plastik deformasyon örnekleri: Metallerin şekillendirilmesi. Konsol kirişler. Plastik deformasyonda atomların yer değiştirmesi ve bazı atomik bağlarda kırılma meydana gelebilir.

Malzemelerin şekil değiştirme kabiliyeti, uygulanan kuvvetin büyüklüğüne bağlı olarak iki şekilde incelenir: 1. Elastik şekil değiştirme: Uygulanan kuvvet ortadan kalktığında cismin eski boyutlarına geri döndüğü geçici şekil değişimidir. 2. Plastik şekil değiştirme: Uygulanan gerilmenin malzemenin elastiklik sınırını aşması sonucu meydana gelen kalıcı şekil değişimidir. Ayrıca, bazı malzemeler mekanik gerilimler veya malzeme bileşimindeki heterojenlik kullanılarak şekil değiştirecek şekilde tasarlanabilir.

PSI (Persistent Scatterer Interferometry) yöntemi ile heyelan izleme ve deformasyon haritalama, Dünya yüzeyindeki küçük değişiklikleri ölçmek ve izlemek için aynı alan üzerinden alınan birden fazla SAR görüntüsünü kullanan bir uzaktan algılama tekniğidir. PSI yönteminin heyelan izlemede kullanım amacı: Heyelan nedeniyle yol açan yüzey deformasyonlarını tespit etmek. Heyelan kütlesindeki deformasyonlar ve çarpılmalar (tiltlenmeler) sebebiyle hareket eden kütle üzerindeki yapılarda meydana gelen ağır hasarları belirlemek. PSI yönteminin deformasyon haritalamada kullanım aşamaları: 1. Bağlantı grafik oluşturma. 2. Interferometrik iş akışı. 3. Yükseklik ve yerdeğiştirme hızlarının hesaplanması. PSI yöntemi, zamansal de-korelasyona maruz kalan alanlar için uygun değildir; örneğin bitki örtülü alanlar veya hızla kentleşen alanlar.

Ters sehim, inşaat işlerinde, büyük açıklıklı yapı elemanlarının, kalıp ve iskele söküldükten sonra tasarlanan biçimi almasını sağlamak için kalıp ve iskeleye verilen ters açıdır. Örneğin, döşeme kalıbı yukarı yönde ters bir açı ile çakılır.

Akma birim şekil değiştirmesi, bir malzemeye uygulanan çekme kuvvetinin malzemenin kalıcı şekil değişimine neden olduğu noktayı ifade eder. Bu noktada, malzeme üzerinde kalıcı deformasyonlar başlar ve bir daha eski haline dönmesi mümkün olmaz. Akma dayanımı, belirgin ve belirgin olmayan şekilde ikiye ayrılır. Akma birim şekil değiştirmesi, "ε" formülüyle hesaplanır. ε = ΔL / L0.

Diyagonal deforme, bir nesnenin çapraz bir çizgi boyunca bükülmesi veya eğrilmesi anlamına gelir. Diyagonal kelimesi ayrıca, eğri bir biçimde dokunmuş kumaş veya köşegen anlamında da kullanılır. Deforme kelimesi ise, şekli veya biçimi bozulmuş anlamına gelir.

InSAR (İnterferometrik Yapay Açıklıklı Radar) tekniği ile belirlenebilecek deformasyonlardan bazıları şunlardır: Deprem kaynaklı deformasyonlar. Volkanik hareketler. Buzul hareketleri. Heyelanlar. Zemin çökmesi. Sıvı çıkarma işlemleri. InSAR, yeryüzündeki topoğrafik yüzey deformasyonlarının değişimlerini ölçmek için kullanılan bir uzaktan algılama ve jeodezik tekniğidir.

Deformasyon ve gerinim arasındaki fark şu şekildedir: Deformasyon, bir cismin dış kuvvetler altında hacminde ve şeklinde meydana gelen değişikliktir. Gerinim, uygulanan deformasyon sonucu malzemenin göreceli veya mutlak uzaması veya sıkışmasıdır. Örneğin, bir metal silindire kuvvet uygulandığında, silindirin uzaması gerinim, bu uzamanın orijinal boya oranı ise gerinim olarak tanımlanır.

Elastik deformasyon örnekleri: Alüminyum çubuk: Çubuğun iki tarafından eğildiğinde, orta noktada çekme nedeniyle belirli bir şekil değiştirme meydana gelir ve eğilme kuvveti kaldırıldığında çubuk tekrar eski haline döner. Bakır parça: 276 Mpa’lık çekme gerilmesi uygulandığında, şekil değişimi tamamen elastik olur ve uzama oluşur. Plastik deformasyon örnekleri: Haddeleme ve tel çekme: Soğuk şekillendirme yöntemlerinde, malzemedeki atomlar yer değiştirir ve malzeme eski haline dönmez. Metallerin plastik deformasyonu: Akma sınırından kopma noktasına kadar olan şekil değişimi, malzemelere yeni şekiller vermek için kullanılır.

Maksimum birim şekil değiştirme, bir malzemenin plastik deformasyon sürecinde ulaştığı en yüksek birim şekil değiştirme değeridir. Bu değer, genellikle akma gerilmesi ile ilişkilendirilir ve malzemenin şekil değişimine devam edebilmesi için uygulanması gereken anlık gerilme değeri olarak tanımlanır. Maksimum birim şekil değiştirme, malzeme özelliklerine ve şekillendirme koşullarına bağlı olarak değişir.

Plastik şekil değiştirme, malzemelerde kalıcı şekil değişimi sağlayacak biçimde kuvvet uygulanarak yapılan şekil verme işlemidir. Plastik şekil değiştirmede, malzemenin akma dayanımının üzerinde gerilmeler uygulanır ve atomlar arası bağlar koparak kayma mekanizması ile yeni bağlar oluşturulur. Plastik şekil değiştirme, genellikle dövme, haddeleme, ekstrüzyon, tel ve çubuk çekme gibi yöntemlerle yapılır. Plastik şekil değiştirme, aynı zamanda "plastik deformasyon" olarak da adlandırılır.

Deformasyonda etkili olan iki ana kuvvet şunlardır: 1. Sıkıştırma Kuvvetleri: Kayaçları sıkıştırarak boylarını kısaltır. 2. Çekme Kuvvetleri: Kayaçları çekerek boylarını uzatır ve koparmaya çalışır. Ayrıca, deformasyonda kesme (makaslama) kuvvetleri de etkili olabilir.

Şekil değiştirme sınırları, farklı performans düzeyleri ve yapısal elemanlara göre değişiklik gösterir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre betonarme elemanlar için belirlenen bazı sınırlar şunlardır: Betonda birim şekildeğiştirme sınırları: GÖ (Genel Hasar) düzeyi için εc(GÖ) = 0.0035 + 0.04√ωwe ≤ 0.018. KH (Sınırlı Hasar) düzeyi için εc(KH) = 0.75εc(GÖ). SH (İleri Hasar) düzeyi için εc(SH) = 0.0025. Donatı çeliğinde birim şekildeğiştirme sınırları: GÖ düzeyi için εs(GÖ) = 0.40εsu. KH düzeyi için εs(KH) = 0.75εs(GÖ). SH düzeyi için εs(SH) = 0.0075. Ayrıca, plastik dönme sınırları da farklı performans düzeylerine göre belirlenir. Betonarme elemanların şekildeğiştirme sınırlarının belirlenmesi için doğrusal olmayan hesap yöntemleri kullanılır.

Stilizasyon ve deformasyon, sanat ve tasarım alanlarında kullanılan iki farklı kavramdır: Stilizasyon, nesnelerin doğadaki biçimlerinin şematikleştirilip yalınlaştırılarak betimlenmesi işlemidir. Deformasyon, biçim bozma, biçimlerin doğada rastlanmayacak şekilde değiştirilmesi ve nesnenin özelliklerini olduğundan fazla abartma anlamındadır. Stilizasyon ve deformasyon, ifadeyi güçlendiren öğeler olup, anlatımı daha etkili kılmak ve biçime kişisel bir anlatım kazandırmak için kullanılır.

Tünellerde prizma kullanılmasının birkaç nedeni vardır: Yönlendirme: Roadheader gibi tünel kazı makinelerinin yönlendirilmesi için prizma kullanılır. Deformasyon Ölçümü: Tünel içindeki deformasyonların belirlenmesinde, özellikle inklinometreler ile birlikte kullanılarak, sürekli veri sağlamak amacıyla prizma ve sensörler kullanılır. Nivelman Referansı: Tünel nivelmanında referans noktası olarak kullanılır. Ayrıca, tıpa prizma (spigot) adı verilen ve üzerine prizma takılarak gözlenebilen noktalar, tünel içi kontrol ve yönlendirme işlemlerinde de kullanılır.

Çeyrek altının şeklinin bozuk olmasının nedeni, aşırı kuvvet uygulanması sonucu altının yamulmuş olmasıdır. Altın, yumuşak ve dövülebilir bir metaldir, bu yüzden ısırmak gibi eylemler altın üzerinde kalıcı deformasyonlara yol açabilir.

Raylı sistemlerde tünellerde görülen başlıca sorunlar ve deformasyonlar şunlardır: Tünel kaplamasında deformasyonlar: Enine ve boyuna çatlaklar. Kabarmalar ve kabuk atma. Kilit taşında ayrılmalar (taş kaplama tünellerde). Derz dolgularının düşmesi. Tünel tabanının kabarması. Zeminde veya radyede oluşan deformasyonlar: Üzerine gelen yük ve titreşimlerle oluşan bozulmalar. Çevrede oluşan yer kayması. Depremle oluşan çatlama ve tehlikeler. Yeraltı suyu çekilmesi veya oluşması ile oluşan göçükler. Mevsim şartları ile oluşan zemin ufalanmaları. Zamana bağlı deformasyonlar: Taş kaplamalı tünellerde derz aralarının boşalarak taş düşmeleri. Betonarme tünellerde, içine sızan suların donması sonucu kaplamada meydana gelen dökülmeler. Ayrıca, raylı sistemlerde ray aşınmaları ve hat geometrisi bozulmaları da önemli deformasyonlar arasında yer alır.

Deformasyonun nedenleri farklı alanlarda değişiklik gösterebilir: Mühendislik ve malzeme bilimi. Jeoloji. Tıp. Deformasyonun kesin nedenini belirlemek için uzman bir sağlık profesyoneline başvurulması önerilir.