Polikarbonatın termomekanik ve darbedavranışına yönelik sinir ağı vefenomenolojik malzeme modelleringeliştirilmesi ve darbe analizlerindeuygulanması
Development of neural network and phenomenological material models forthermomechanical and impact behavior of polycarbonate and application in impactanalysis
- Tez No: 1012558
- Danışmanlar: PROF. DR. BABÜR DELİKTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Düşük hızlı darbe, Yüksek mertebeli sonlu elemanlar, İnşaat mühendisliği, Low velocity impact, Higher order finite elements, Civil engineering
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, polikarbonat (PC) malzemesinin farklı sıcaklık ve gerinim hızı koşulları altında sergilediği termo-viskoplastik davranışın doğru biçimde modellenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda iki farklı malzeme modelleme yaklaşımı ele alınmıştır. İlk yaklaşım, literatürde Zhu ve ark. (2021) tarafından önerilen ve akma sonrası gerinim yumuşaması ile büyük gerinimlerde gelişen gerinim sertleşmesini pürüzsüz geçiş fonksiyonları ile birleştiren fenomenolojik bir akma modeline dayanmaktadır. Modelde yer alan on dört malzeme parametresi, diferansiyel evrim tabanlı bir ters analiz yöntemi kullanılarak deneysel gerilme–gerinim verilerine göre kalibre edilmiştir.İkinci yaklaşımda ise, plastik gerinim, gerinim hızı ve sıcaklık arasındaki doğrusal olmayan ilişkileri veri temelli olarak öğrenebilen ileri beslemeli bir yapay sinir ağı tabanlı malzeme modeli geliştirilmiştir. Her iki model, Abaqus/Explicit sonlu eleman yazılımında VUHARD kullanıcı alt programı aracılığıyla uygulanmış; gerekli gerilme türevleri analitik ve otomatik türevleme yöntemleriyle elde edilerek sayısal kararlılık sağlanmıştır.Geliştirilen modeller, literatürde rapor edilen düşük ve yüksek gerinim hızlı tek eksenli çekme deneyleri ile farklı sıcaklık koşullarındaki referans veriler kullanılarak doğrulanmıştır. Doğrulama sonuçları, her iki yaklaşımın da akma tepe noktası, akma sonrası gerinim yumuşaması, bunu izleyen gerinim sertleşmesi ve sıcaklık–gerinim hızı etkileşimini başarıyla temsil ettiğini göstermiştir. Son olarak, polikarbonat plakalar üzerinde düşük hızlı darbe deneyleri ve otomotiv far lensi üzerinde yüksek hızlı darbe analizleri sayısal olarak modellenmiş; her iki modelin de karmaşık üç boyutlu darbe problemlerinde güvenilir sonuçlar üretebildiği ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to accurately model the thermo-viscoplastic behavior of polycarbonate (PC) under varying temperature and strain rate conditions. To this end, two different material modeling approaches are investigated. The first approach is based on a phenomenological flow model proposed by Zhu et al. (2021), which combines post-yield strain softening and large-strain hardening behavior through smooth transition functions. The fourteen material parameters involved in the model are identified using an inverse analysis framework based on a differential evolution optimization algorithm. The second approach employs a feed-forward artificial neural network capable of learning the nonlinear relationships between plastic strain, strain rate, and temperature in a data-driven manner. Both models are implemented in the Abaqus/Explicit finite element environment using the VUHARD user subroutine. The required stress derivatives are obtained through analytical and automatic differentiation techniques to ensure numerical stability in dynamic simulations. The developed models are verified using experimental reference data reported in the literature, including quasi-static and high strain-rate uniaxial tensile tests conducted at different temperatures. The verification results demonstrate that both modeling approaches successfully capture the transient yield peak, post-yield strain softening, subsequent strain hardening, and the coupled effects of strain rate and temperature. Finally, low-velocity impact simulations of polycarbonate plates and high-velocity impact analyses of an automotive headlamp lens are performed. The results show that both the phenomenological and artificial neural network-based models provide reliable and experimentally consistent predictions under complex three-dimensional impact loading conditions. Key
Benzer Tezler
- Amorf yapılı polimerlerin nano parçacık katkılarla mekanik özelliklerinin ve çevresel gerilme çatlaması dirençlerinin iyileştirilmesi
Improvement of the mechanical properties and environmental stress cracking resistance of amorphous polymers by nanoparticle additives
DENİZ AKTAŞ
Doktora
Türkçe
2026
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI ABDULLAH TAŞDEMİR
- Polikarbonatın yüzey özelliklerinin ışıkla sertleşebilen sol-jel yöntemiyle iyileştirilmesi
Improvement of surface properties of polycarbonate by light curable sol-gel method
YALÇIN BOZTOPRAK
Doktora
Türkçe
2009
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR
- Polikarbonatın ısıl ve katalitik pirolizi ve piroliz kinetiğinin incelenmesi
Thermal and catalytic pyrolysis of polycarbonate and investigation of pyrolyse kinetics
YUNES MOHAMMED NASSER AL-HAKAMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA ATEŞ
- İyonlaştırıcı ışınlarla ışınlanmış polikarbonatın biyouyumluluğu
Biocompatibility of irradiated polycarbonate by lonizing radiation
FATMA KAYIRHAN DENİZLİ
- Machining of polycarbonate for optical applications
Polikarbonatın optik uygulamalar için işlenmesi
MÜSLÜM BOLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ SAHİR ARIKAN