Tek doğrultuda kuvvetlendirilmiş kompozitlerde çatlak etrafında yük aktarımı
Load transfer around a crack in unidirectional reinforced composites
- Tez No: 127191
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN BODUROĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2002
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 131
Özet
TEK DOĞRULTUDA KUVVETLENDİRİLMİŞ KOMPOZİTLERDE ÇATLAK ETRAFINDA YÜK AKTARIMI ÖZET Bu çalışmada, tek gerilme eksenli altında, merkezi bir çatlağı olan, çatlak eksenine dik lifler ile kuvvetlendirilmiş sonsuz kompozit levha gözönüne alınmıştır. Literatürde yer alan çatlak boyunca lifteki gerilme ve çatlak açılması ilişkisini ifade eden köprülerime bağıntıları elastik, sürtünmeli ve sıynlmalı olmak üzere üç grup halinde sunulmuştur. Problemin formülasyonunda kullanmak üzere, sonsuz uzun gevrek lif içeren kompozitlerin davranışına uygun olarak Hsueh (1988)'m kullandığı elastik köprülerime bağıntısı, Marshall ve diğ. (1985)'in kullandığı sürtünmeli köprülerime bağıntısı ve Thouless ve Evans (1988)'in kullandığı sıyrılmalı köprülerime bağıntısı seçilmiştir. Yeterince uzun, kaydıkça pekleşen arayüzeyli lif içeren kompozitlerin davranışına uygun olarak Lin ve Li (1997)'nin kullandığı sürtünmeli ve sıynlmah köprülerime bağıntıları alınmıştır. Düzlem gerilme altında, merkezi çatlağı olan ortotrop levhaya ait Airy gerilme fonksiyonlarım içeren diferansiyel denklem, Fourier dönüşümü yöntemi ile çözülerek düzlemdeki gerilmeler çatlak yüzeyi eğimi cinsinden elde edilmiştir. Çatlak ekseni üzerinde herhangibir noktada denge yazılmış ve tekil integral denklem elde edilmiştir. Kökleri çatlak uçlarında sıklaşan Chebyshev polinomları yardımı ile bu integral denklemin çözümü, lineer olmayan bir denklem sisteminin çözümüne indirgenmiştir. Fortran dilinde yazılan programlar ile çatlak ucundaki gerilme şiddeti çarpanı değerleri, çatlak açılması ve öngörülen köprülerime tiplerinin çatlak ekseni üzerindeki geçiş yerleri hesaplanabilmektedir. Gevrek lifler ile kuvvetlendirilmiş kompozitlere örnek malzeme olarak SİC/AI2O3 seçilmiş ve lif hacim oram ve çatlak uzunluğunun değişimine göre çözümler incelenmiştir. Kayarak pekleşen liflerle kuvvetlendirilmiş kompozitlere örnek olarak Polipropilen lif/çimento esaslı kompozit seçilmiş ve pekleşme katsayısı olan fTnın problemin çözümüne etkisi incelenmiştir. Bütün çözümlerde elastik köprülenmenin diğer iki köprülenmenin yanında çok küçük bir gerilme aralığında oluştuğu ve teorik olarak çatlak ucunda varolmasına rağmen gerilme artırıldıkça sistemin çözümünü etkilemediği görülmüştür. Gevrek lifler için tüm köprülerime tiplerine ait grafiklerde, lif hacim oram arttıkça çatlak ucundaki gerilme şiddeti çarpanı değerleri azalmaktadır. Tamamı sadece elastik köprülerime veya sadece sürtünmeli köprülerime ile yük aktaran bir çatlakta lif hacim oram arttıkça, bu köprülerime tipinin oluşabileceği gerilme aralığı artmaktadır. Çatlak ucunda elastik ve ortasında sürtünmeli köprülerime olacak şekilde yük aktaran bir çatlakta lif hacim oram arttıkça, bu köprülerime tipinin oluşabileceği gerilme aralığı azalmaktadır. Sürtünmeli köprülenmeden, çatlak ucunda sürtünmeli ve ortasında sıyrılmalı olmak üzere ikili köprülenmeye geçişin ani olduğu çözümlerde görülmüştür. Sürtünmeli köprülenmenin sona erme şartı sağlandıktan hemen sonra, çatlağın ortasında ve önemli bir kısmında aniden sıyrılmalı köprülerime ^İ*oluşmaktadır. Lif hacim oram arttıkça bu ikili köprülenmenin oluşabileceği gerilme aralığının daraldığı hesaplanmıştır. Çatlak uzunluğu arttıkça tüm köprülerime tiplerinin oluşabileceği gerilme aralığının azaldığı hesaplanmıştır. Sadece elastik, sadece sürtünmeli ve bunların oluşturduğu ikili köprülerime ile yük aktaran çatlak için yapılan çözümlerde çatlak uzunluğu arttıkça gerilme şiddeti çarpanı değerleri azalmaktadır. Fakat, çatlak ucunda sürtünmeli ve ortasında sıyrılmalı köprülerime durumunda çatlak uzadıkça gerilme şiddeti çarpanı değerinin arttığı hesaplanmıştır. Kayarak pekleşen lif içeren kompozite ait çözümlerde, pekleşme katsayısı olan P arttıkça çatlak ucundaki gerilme şiddeti çarpanı değeri azalmaktadır. Çatlak sadece sürtünmeli köprülerime ile yük aktarırken, bu köprülenmenin tek basma oluşabileceği gerilme değeri en erken (3=0.03 için elde edilen çözümde hesaplanmıştır. Pekleşme katsayısı azaldıkça ikili köprülenmeye geçiş daha ani olmaktadır. XI
Özet (Çeviri)
LOAD TRANSFER AROUND A CRACK IN UNTOffiECTIONAL REINFORCED COMPOSITES SUMMARY In this study, a fiber reinforced infinite composite plate under uniaxial stress which has a central through crack is considered. The bridging relations which express the relation between the stress in the fiber and the crack opening displacement along the crack axis found in the literature are proposed with three grouped cases as elastic, frictional and pullout bridging. To be utilized in the formulation of the problem, elastic bridging relation used by Hsueh (1988), frictional bridging relation used by Marshall et al. (1985) and pullout bridging relation used by Thouless and Evans (1988) which are appropriate with the behavior of infinite brittle fiber reinforced composites are chosen. Frictional and pullout bridging relations used by Lin and Li (1997) consistent with the slip hardening fiber reinforced composite behavior are taken. The differential equation which contains Airy stress functions of a centrally cracked orthotropic plate under plane stress is solved through Fourier transform techniques and the stresses in plane are obtained in terms of the crack surface derivative. The equilibrium of stresses at any point of the crack axis yielded a singular integral equation. The solution of this integral equation is turned out to the solution of a non linear equation system by the help of Chebyshev polynomials which have closer roots near to crack tips. Crack tip stress intensity factor, crack opening displacement and the point where the considered bridging type changes on the crack axis can be calculated via the programs written in Fortran language. SİC/AI2O3 is chosen as an example material of brittle fiber reinforced composite and the effect of the variations of the fiber volume ratio and the crack length on the solutions are inspected. Polypropylene /mortar is considered as an example material of slip hardening fiber reinforced composite and the influence of variation of the hardening constant referred as p on the solutions is studied. In all solutions, the elastic bridging takes place under small stresses with respect to the others and looses its effect on the solution of the system as stress increases, although it is always theoretically valid at the crack tip. For brittle fiber reinforced materials, in the graphics of all bridging considerations, the stress intensity factor values decrease as the fiber volume ratio increases. If the load along the crack is bridged only by elastic or frictional types, the possible stress range for the presence of these increases when the fiber volume ratio increases. At the cracks where the load is bridged both by elastic bridging at the tip and frictional bridging at the center of the crack, the possible stress range decreases as the fiber volume ratio increases. It is seen from the solutions that the transfer from the frictional bridging to the coupled bridging of both frictional and pullout is abrupt After the supplement of the frictional bridging final condition, pullout bridging appears promptly at the center xuand a large portion of the crack length. The possible stress range of this coupling bridging case decreases as the fiber volume ratio increases. It is calculated that he possible stress range of all bridging phenomena decreases as crack extends. If only elastic or only frictional or these both takes place along a crack, the stress intensity factor values decrease as crack length increases. On the contrary, if the load is bridged by frictional bridging at the tip, and pullout at the center of the crack, the stress intensity factor increases as crack extends. As the hardening constant p increases, crack tip stress intensity factor values decreases in the slip-hardening fiber reinforced composite solutions. If only frictional bridging takes place along a crack, the smallest stress range is obtained from the solution for ^==0.03. When the hardening constant decreases, transfer to couple bridging case takes place more abrupt xiu
Benzer Tezler
- Switching mode power supply and fly back converter design
Başlık çevirisi yok
ERKİN CÜCE
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN TACER
- Fiber takviyeli tek ve çift doğrultuda çalışan döşeme plaklarının mekanik davranışlarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Comparative investigation on mechanical behaviours of fiber reinforced one and two-way slabs
FERRUH TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİHNİ ZERİN
- İki doğrultuda uzanan sürekli temellerin elastik zemine oturan sonlu bir kiriş olarak bilgisayarla çözümü
Başlık çevirisi yok
AYSEL ERUSTA
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEKAİ ANGIN
- Yönlenmiş formda keten elyaf takviyeli termoplastik kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterizastion of aligned flax fibre reinforced thermoplastic composite material
BURCU KARACA UĞURAL
Doktora
Türkçe
2017
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESEN ÖZDOĞAN
- First principles study of 2D gallium nitride and aluminium nitride in square-octagon structure
2B kare-sekizgen yapılı galyum nitrür ve alüminyum nitrür temel prensip hesaplanması
EMEL GÜRBÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİM ÇIRACI