Geri Dön

Polimerik malzemelerin viskoelastik-viskoplastik davranışlarının belirlenmesi ve modellenmesi

Determination and modeling of viscoelastic-viscoplastic behavior of polymeric materials

PDF İndir

  1. Tez No: 201239
  2. Yazar: NECMİ DÜŞÜNCELİ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZGEN ÜMİT ÇOLAK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Polimerik malzeme, viskoelastisite, viskoplastisite, modelleme, çekme, sünme, gevşeme deneyleri, Polimeric materials, viscoelasticity, viscoplasticity, modelling, axial tension, creep, relaxation experiments
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 153

Özet

Polimerik malzemelerin kullanımının yaygınlaşmasından dolayı, çok sayıda çalışma bu malzemelerin mekanik davranışının belirlenmesi ve modellenmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) boru üretim endüstrisinin ana hammaddesini teşkil etmektedir. YYPE'nin mekanik davranışı üzerine çok sayıda deneysel çalışma ve modelleme çalışması olmasına rağmen imalat yöntemlerinin etkisini araştıran çalışma sayısı çok azdır. Bu tez çalışması, YYPE'nin mekanik davranışını, belirlemek ve modellemek amacı ile deneysel ve modelleme olmak üzere iki temel kısımdan meydana gelmektedir. Deneysel çalışma kısmında, YYPE'nin imalat yöntemine bağlı mekanik davranışını incelemek üzere ekstrüde boru ve basınçta kalıplanmış levhadan elde edilen numuneler ile, üç farklı gerinim hızında çekme (yükleme ve boşaltma), elastik, viskoelastik ve viskoplastik davranış sınırlarına denk gelen gerilme (gerinim) seviyelerinde sünme (sürünme, creep)) ve gevşeme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Modelleme kısmında, YYPE'nin tek eksenli monotonik yükleme şartlarında yüklemeboşaltma, çevrimsel yükleme, katlamalı sünme ve gevşeme davranışları ?overstress?'e dayanan viskoplastisite teorisi (VBO) ile modellenmiştir. Daha sonra, ekstrüde numune deney sonuçları sonlu deformasyon seviyesinde model davranışını incelemek üzere hem sonlu VBO (FVBO) hem de Boyce vd. (2000) modeli ile modellenmiştir. Her iki modelin simülasyon sonuçlarının deneysel sonuçlarla karşılaştırılmasından, FVBO modelin modelleme kabiliyetinin oldukça başarılı olduğu, Boyce vd. (2000) modelinin ise yetersiz noktalarının bulunduğu görülmüştür. Modelleme çalışmasının ikinci kısmında, VBO model, kristallik oranına bağlı olarak değişen yarıkristal polimerik malzeme davranışını modellemek üzere modifiye edilmiştir. Bu modifikasyonda kompozit malzeme varsayımına dayanarak amorf ve kristal fazlar iki farklı malzeme gibi düşünülmüştür, VBO modeli paralel ve seri bağlanmış türde iki farklı analog modelle ifade edilmiştir. Bu iki tür modifiye VBO modeli kullanılarak değişik kristallik oranlarında yükleme-boşaltma, sünme ve gevşeme simülasyonları yapılmıştır. Paralel bağlı durumda modifiye VBO kristallik oranına bağlı yükleme-boşaltma, sünme ve gevşeme davranışlarını açıklamakta başarılı olmuştur. Çalışmanın son kısmında, VBO model içeriğideki malzeme parametreleri Genetik Algoritma (GA) prensibine dayanan optimizasyon yöntemi ile belirlenmiştir. Bu optimizasyon yöntemi malzeme parametrelerinin daha sağlıklı, daha güvenilir ve daha hızlı belirlenmesini sağlamıştır.

Özet (Çeviri)

Due to the increased use of polymeric materials, much research has focused on understanding their viscoelastic and viscoplastic behaviors and modeling their mechanical behavior under different loading conditions. High density polyethylene (HDPE) has been widely used in the piping industry as a raw material. Even though there are large numbers of experimental and analytical investigations on HDPE, a few of them has examined the effects of manufacturing techniques on the small and finite deformations. This study is constituted over two main parts: expertimental and modeling in order to understand the deformation mechanisms and mechanical behavior of HDPE. In the part of experimental study, the mechanical behaviors of HDPE associated with manufacture methods are investigated. The nonlinear mechanical behavior of HDPE is investigated using samples obtained from extruded HDPE pipe and compression molded sheet. Extruded and compression molded specimens are constituted the same raw materials. Extensive experimental work has been performed to characterize the nonlinear time dependent response of the material. The tensile loading-unloading behaviors with three different strain rates are investigated. In addition, creep and relaxation behavior of HDPE at the beginning of elastic, viscoelastic and viscoplastic regions are investigated. In the part of modeling, the viscoelastic and viscoplastic behaviors of HDPE under uniaxial monotonic, cyclic loading, multiple creep and relaxation are modeled using the modified viscoplasticity theory based on overstress (VBO). The visco-elastic modeling capabilities of the modified VBO are investigated by simulating the behavior of semicrystalline HDPE under uniaxial compression tests at different strain rates. Afterwards, the experimental results of extruded HDPE have been simulated using the finite viscoplasticity theory based on overstress (FVBO) model. In addition, the macro-mechanical model containing microstructural variables which is introduced by Boyce et al. (2000) is used to simulate the aforementioned behavior of HDPE. The simulation results of these two models are compared to the experimental data. Comparing overstress model and Boyce model in levels of finite and small deformation, reveals that FVBO is capable of modeling all investigated viscous behaviors: rate dependency, creep, relaxation. However, the model introduced by Boyce can model only loading behavior, but not unloading and creep and relaxation behavior. Boyce et al. (2000) model is capable of modeling large deformation, however, the response of the model at small deformation is not good enough. In the second part of modeling study, VBO model is extended to account for crystallinity rate ( ? ) on mechanical behavior of semicrystalline polymers. The modifications on VBO are done considering the semicrystalline polymeric material as a composite material since it consists of amorphous and crystalline phases. Amorphous and crystalline phase resistances are arranged in two different analog models: amorphous stiffness and flow are in parallel and series with crystalline phase. Apart from many existing work in the literature, not only uniaxial loading are modeled but also creep and relaxation behaviors are simulated. It is shown that when amorphous and crystalline phase resistances acting in parallel are considered in the model, creep, relaxation and uniaxial loading and unloading behaviors can be simulated well using the modified VBO. In the final part of the investigation, the material parameters of VBO model are optimized optimization method based on genetic algorithms. With this optimisation method, parameters are obtained more accurately and a relatively fast way.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    389279

    Modeling and testing the flexural behaviour of a CFRP pre-impregnated composite in its molten configuration

    CFRP prepreg kompozitlerin ergimiş durumdaki konfigurasyonlarının eğilme davranışlarının modellenmesi ve testi

    KAVEH DARGAHI NOUBARY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATA MUGAN

  2. Tez No

    214021

    Sonlu elemanlar metodu ile nr/sbr tipi elastomer esaslı malzemelerin davranış modellerinin belirlenmesi

    Determination of material models of nr/sbr based elastomers using finite element method

    DENİZ SOYEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Polimer Bilim ve TeknolojisiSakarya Üniversitesi

    Teknik Eğitim Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. AHMET DEMİRER

    YRD. DOÇ. DR. ERGUN NART

  3. Tez No

    634776

    Modelling and determination of loosening mechanism of bolted joints in washing machine

    Çamaşır makinasında bulunan cıvata bağlantılarının modellenerek çözülme mekanizmasının belirlenmesi

    ONUR KONUK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATA MUGAN

  4. Tez No

    539157

    Karbonhidrat içeren alifatik yapıdaki poliüretanların hazırlanması ve reolojik davranışlarının incelenmesi

    Preparation of the polyurethane in alifatic structure containing carbonhydrate and investigation of the reological behaviors

    KÜBRA ZENGİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya Mühendisliğiİnönü Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE SARIMEŞELİ PAÇACI

    PROF. DR. BURHAN ATEŞ

  5. Tez No

    762260

    Şekil hafıza özellikli parçalı termoplastik poliüretanların sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterizations of segmented thermoplastic polyurethanes with shape memory behaviours

    GÖKÇE YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova Üniversitesi

    Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ARİF KAYA

Geri Dön