Modelling the quasi-static and high strain rate compression behavior of the additively processed strut based Ti6Al4V lattices
Eklemeli ile üretilen destek çubuklu Ti6Al4V kafeslerinin yarı statik ve yüksek gerinim hızı basma davranışının modellenmesi
- Tez No: 1023409
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektron ışınlı eritme (EBM) yöntemiyle oluşturulan destek çubuklu kafes yapılar (LS'ler), birim hücrelerinin şekli ve doğası nedeniyle ortadan kaldırılması zor olan işlemle ilgili kusurlar içerir. Isıtma sıcaklığı ve soğutma profillerinin Ti64 alaşımını nasıl etkilediğini araştırmak için hem üretim aşamasındaki (AB) hem de ısıl işlem görmüş (HT) numunelerin mikroyapısal analizi yapılmıştır. Isıl işlemin etkilerini açıklamak için taramalı elektron mikroskobu (SEM), elektron geri saçılım kırınımı (EBSD) ve X-ışını kırınımı (XRD) gibi teknikler kullanılmıştır. AB ve HT numunelerini karşılaştıran çekme testleri, mikroskobik bulguları doğrulamıştır. AB numunesi, %14 ile en yüksek kopma uzamasını ve 994 MPa'lık orta düzeyde bir çekme dayanımını göstermiştir. Ti64 için bir Johnson-Cook (JC) malzeme modeli, destek çubuklarının doğrudan sıkıştırılmasıyla geliştirilmiş ve yeni bir test yöntemi kullanılarak verimli bir şekilde doğrulanmıştır. Çift Kayma Testi (DST) ve model, akış gerilimi parametrelerini etkili bir şekilde tahmin edip doğrulayarak, kapsamlı çekme ve sıkıştırma testlerine veya karmaşık sonlu eleman simülasyonlarına olan ihtiyacı azaltmaktadır. JC modelinin 10-3 s-1'de Yarı Statik (QS) testleri ve 83 s-1'de Düşen Ağırlık (DW) testleri ile sayısal olarak doğrulanmasının ardından, yüzey tabakalı ve yüzey tabakasız sekiz farklı kafes tasarımına uygulandı. Nihai Basınç Dayanımı (UCS), ilk tepe gerilimi, plato gerilimi ve Özgül Enerji Emilimi (SEA) için yüzey tabakası verimlilik matrisleri hesaplandı. Her bir topolojide yüzey tabakalarının eklenmesi ve çıkarılmasının etkileri ayrıntılı olarak analiz edildi. Dört farklı çökme davranışı belirlendi ve ayrıntılı olarak tartışıldı. Ayrıca, Modül/Akma dayanımı ile Bağıl yoğunluk arasındaki grafikler, Gibson-Ashby ideal gerilme ve eğilme baskın eğrilerine göre sınıflandırıldı.
Özet (Çeviri)
Strut-based lattice structures (LSs) created through electron beam melting (EBM) often contain process-related defects that are hard to eliminate due to their unit cells' shape and nature. A microstructural analysis of both as-built (AB) and heat-treated (HT) bulk samples was performed to investigate how heating temperature and cooling profiles influence the Ti64 alloy. Techniques such as scanning electron microscope (SEM), electron backscatter diffraction (EBSD), and x-ray diffraction (XRD) were used to explain the effects of heat treatment. Tensile tests comparing AB and HT samples validated microscopic findings. The AB sample showed the highest elongation to failure at 14%, with a moderate UTS of 994 MPa. A Johnson-Cook (JC) material model for Ti64 was developed by directly compressing the struts and was efficiently verified using a novel testing method. The Double Shear Test (DST) and the model effectively predict and validate flow-stress parameters, reducing the need for extensive tensile and compression testing or complex finite-element simulations. After numerical verification of the JC model with Quasi-static (QS) tests at 10-3 s-1 and Drop-Weight (DW) tests at 83s-1, it was applied to eight other lattice designs, with and without facesheets. Facesheet efficiency matrices were calculated for Ultimate Compressive Strength (UCS), first peak stress, plateau stress, and Specific Energy Absorption (SEA). The effects of adding and removing facesheets in each topology were analyzed in detail. Four distinct collapse behaviors were identified and thoroughly discussed. Furthermore, graphs of Modulus/Yield strength versus Relative density were categorized into Gibson-Ashby ideal stretch- and bending-dominated curves.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of the quasi-static and high strain rate crushing behavior of single and multi-layer zig-zag 1050 H14 Al trapezoidal corrugated core sandwich structures
Tek ve çok katmanlı zikzak 1050 H14 Al ikizkenar yamuk dalgalı göbekli sandviç yapıların yarı-statik ve dinamik gerinim hızlardaki ezilme davranışının deneysel ve nümerik incelenmesi
CENK KILIÇASLAN
Doktora
İngilizce
2014
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN
DOÇ. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ
- Dynamic behavior of functionally graded plates under impact loads: Mechanical characterization, impact tests, and numerical modeling
Fonksiyonel derecelendirilmiş plakaların çarpma yükleri altında dinamik davranışları: Mekanik karakterizasyon, çarpma testleri ve sayısal modelleme
KEMAL ARSLAN
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP GÜNEŞ
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- CGI malzemeye ait malzeme modelinin deneysel ve analitik yolla geliştirilmesi
Improving the material model of CGI in experimental and analytic ways
SELÇUK KESER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Determination of material constitutive equation of a biomedical grade Ti6Al4V alloy for cross-wedge rolling
Biyomedikal Ti6Al4V alaşımının çapraz kama haddeleme işlemi için malzeme yapısal denkleminin belirlenmesi
ENGİN KIRANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Mühendislik Bilimleriİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUSTAFA GÜDEN