High strain rate characterization of engineering materials
Mühendislik malzemelerinin yüksek birim şekil değiştirme hızında karakterizasyonu
- Tez No: 352294
- Danışmanlar: AR.GÖR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Katı Cisimlerin Mekaniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi makine mühendisliğinin en eski araştırma alanlarından birisidir. Özellikle otomotiv, havacılık ve askeri endüstrileri malzemelerin daha hafif ve dayanıklı olmasını istemektedir. Malzemelerin gerilme?birim şekil değiştirme eğrileri deneysel yöntemlerle elde edilir. Deneysel yöntemlerin pahalı olması sebebiyle son yıllarda bilgisayarların da gelişmesiyle birlikte malzeme testleri yerine bilgisayar ortamında modelleme tercih edilmektedir. Malzemelerin yüksek birim şekil değiştirme hızı ve sıcaklıklardaki davranışını modelleyebilmek için mukavemet modellerine ihtiyaç duyulmaktadır. Mukavemet modelleri birim şekil değiştirme miktarı, birim şekil değiştirme hızı ve sıcaklığa bağlı olarak gerilme değerinin hesaplanmasında kullanılmaktadır. Malzemenin elastik ve plastik bölgedeki davranışı malzemeye özgü çeşitli parametrelerle ifade edilir. Her malzeme için farklı olan bu değerler bilgisayar ortamına girilerek yapıların istenilen koşullar altında nasıl bir performans göstereceği belirlenebilir. Mukavemet modellerinden en popular olanı Johnson-Cook mukavemet modelidir. Bu model malzemenin akma mukavemeti ve pekleşme özelliklerini, yüksek şekil değiştime sırasındaki davranışını ve yüksek sıcaklıktaki davranışını ifade eden beş parametreden oluşmaktadır. Bu tez kapsamında, 1040, 1045 ve 4140 çelikleri olmak üzere üç adet malzemenin Johnson ? Cook mukavemet model parametrelerinin belirlenmiştir. İlk olarak standart çekme testi malzemenin akma mukavemeti ve pekleşme üstelini belirlemek için gerçekleştirildi. Malzemenin yüksek sıcaklıkta ısıl yumuşama katsayısını bulabilmek için standart çekme testleri 80 C ve 260 C sıcaklıklarda gerçekleştirildi. Son olarak, malzemelerin yüksek birim şekil değiştirme hızlarında davranışını belirten katsayıyı bulabilmek için yüksek hızda çarpışma testleri SHPB kullanılarak gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlarda 1040 çeliği için literatürle uyumlu parametreler elde edilmiştir. 1045 ve 4140 çelikleri için elde edilen paramtreler ise bu çelikler için normalizasyon işlemi uygulanmadığından literatürle uyumlu değildir. Bu sonuç malzeme üzerindeki soğuk işlemin malzeme davranışı üzerinde önemli etkisi olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Determining of mechanical properties of materials is one of the oldest research area of engineering.There has been a significant demand for materials that are stronger, lighter and durable for various industries. Identification of mechanical properties requires experimental tests. Due to the cost of experiments, computer simulations are popular in engineering industry for identification of material behavior. For simulating material behavior, constitutive models which link the flow stress to incremental strain, strain rate and temperature are used. One of the most popular constitutive models is Johnson-Cook model. This model includes five material constants to describe stress as a function of strain, strain rate and temperature.In this thesis, five Johnson?Cook constitutive model parametersare determined for material characterization. For this purpose, three test types were performed for AISI 1040, AISI 1045 and AISI 4140 steels. Quasi-static tensile tests are performed for determining yield strength and strain hardening parameters of Johnson ? Cook Model. Quasi?static temperature tests at 80 C and 260 C were performed to find thermal softening parameter. Finally, high strain rate tests were performed to characterize material behavior at different strain rates by using SHPB which is used to obtain stress-strain behavior of materials at impact loading conditions. The determined parameters for AISI 1040 were found to be well agreed with literature study. For AISI 1045 and AISI 4140 steels, the test results were not seen to be compatible with literature based on ?normalized? material. Thus, it has seen that materials tested had an unknown ?strain history?, and this effects the material behavior considerably.
Benzer Tezler
- Material characterization at high strain rates using modified taylor impact test and velocity interferometry
Ters taylor çarpma testive hız interferometrisi kullanarak yüksek gerinim hızlarındaki malzeme karakterizasyonu
LATİF KESEMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Halloysite nanotüp ve nano kauçuk parçacık takviyeli epoksi imalatı ve mekanik karakterizasyonu
Manufacturing and mechanical characterization of halloysite nanotube and nano rubber particle reinforced epoxy
İNCİ PİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- AA5754 alüminyum alaşımının farklı sıcaklık ve gerinim hızlarının deformasyon davranışına olan etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of various temperatures and strain rates on the deformation behaviour of AA5754 aluminum alloy
ÖMER İLHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ ŞEN
- The development of a new testing methodology in dynamic mechanical characterization of concrete
Betonun dinamik mekanik karakterizasyonu için yeni bir test metodolojisinin geliştirilmesi
SEMİH BERK SEVEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER TAŞDEMİRCİ
PROF. DR. MUSTAFA GÜDEN
- Çift eksenli gerilme altında parçalı hopkinson basma çubuğu ile malzeme analizi
Material analysis with the hopkinson pressure bar inbiaxial stress state
SELİN GÜMÜŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU