Theoretical and numerical analysis of fracture of shape memory alloys
Şekil hafızalı alaşımların kırılmasının teorik ve numerik analizi
- Tez No: 387418
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ, PROF. DR. ZİAD MOUMNİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 176
Özet
Bu tez çalışmasının konusu şekil hafızalı alaşımların (ŞHA) kırılma mekaniğinin teorik ve numerik olarak analiz edilmesidir. İlk olarak, Zaki ve Moumni (Zaki ve Moumni, J. Mech. Phys. Sol, 2007) tarafından geliştirilen transformasyon fonksiyonu çatlak ucu asimptotik gerilme denklemleri ile birlikte kullanarak kenar çatlak ucu çevresindeki martensit bölgesinin büyüklüğü analitik olarak hesaplanmıştır. İkinci kısımda, gerilim şiddet çarpanları (GŞC), J-integrali değerleri, enerji salınım oranları, çatlak ucu açılma yer değiştirmeleri ve T gerilmeleri gibi kırılma parametreleri hesaplanmıştır. Bu noktada amaç, kenar çatlaklı Nitinol plakadaki faz transformasyonunun kırılma davranışına etkisini anlamaktır. Kenar çatlaklı plakanın sonlu elemanlar analizinde, Abaqus'e aktarılan Zaki- Moumni (ZM) modeli ve Abaqus'un içinde yer alan ve Auricchio modelini (Auricchio et al. Comp. Meth. Appl. Mech. Eng. 1997) temel alan ŞHA modeli kullanılmıştır. Üçüncü olarak, ŞHA plakada durağan durum çatlak ilerlemesi analiz edilmiştir. Bu amaçla bölgesel olmayan denklemler kullanılarak kenar çatlaklı plakada mod I kararlı durum çatlak ilerlemesi modellenmiştir. Oransal olmayan yüklemeden ötürü oluşan martensit'in çatlak ucunda yeniden oryantasyonunun kırılma tokluğuna etkileri de çalışılmıştır. Son olarak faz transformasyonu bölgeleri mod III yükleme altında analitik olarak hesaplanmıştır; ilk aşamada Moumni tarafından uygulanan (Ziad Moumni, Doktora Tezi, 1995)“hodograf”metodu kullanılarak kısmi diferansiyel eşitlik hodograf düzleminde doğrusal sınır değer problemine dönüştürülmüş ve çatlak ucundaki faz transformasyonu bölgeleri analitik olarak hesaplanmıştır. Analizin sonucunda termomekanik olarak tümüyle eşlenmiş transformasyon bölgesi ve çatlak ucu çevresindeki gizil isinin neden olduğu sıcaklık artısı numerik olarak hesaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
The subject of this thesis is theoretical and numerical analysis of the fracture of SMAs. First, the size of the martensitic region surrounding the tip of an edge-crack in a SMA plate is calculated analytically using the transformation function proposed by Zaki and Moumni (Zaki and Moumni, 2007) together with crack tip asymptotic stress equations. Transformation regions calculated analytically and computationally are compared to experimental results available in the literature (Robertson et al., 2007). Second, fracture parameters such as stress intensity factors (SIFs), J-integrals, energy release rates, crack tip displacements and T-stresses are evaluated. The objective at this point is to understand the effect of phase transformation on fracture behavior of an edge-cracked Nitinol plate under Mode I loading. In the FE analysis of the edge-cracked plate under Mode I loading, the ZM model as well as the built-in model (Auricchio et al., 1997) are used. Third, steady-state crack growth in an SMA plate is analysed. To this end, Mode I steady-state crack growth in an edge-cracked Nitinol plate is modeled using a non-local stationary method to implement the ZM model in Abaqus. The effects of reorientation of martensite near the crack tip, as a result of non-proportional loading, on fracture toughness is also studied. Finally, phase transformation regions are calculated analytically around the tip of an SMA specimen under Mode III loading. The analytical derivations are carried out first using a method proposed by Moumni (Moumni, PhD Thesis, Ecole Nationale des Ponts et Chauss´ees, 1995) which relies on´ mapping the equations of the boundary value problem to the so-called“hodograph”plane. The influence of coupling on the extent of the phase transformation regions and on temperature distribution within the material is then investigated numerically.
Benzer Tezler
- Al-Sic metal matrisli karma malzemelerinin deformasyon davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile parametrik analizi
Başlık çevirisi yok
ŞAFAK YILMAZ
- Kompozit plakların balistiğinde bazı basitleştirilmiş yaklaşımların sayısal irdelenmesi
Numerical investigation of some simplified approaches in composite plate ballistics
UĞUR DOĞAN
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- İki boyutlu iki gruplu nötron difüzyon denkleminin lineer sınır elemanları ile çözümü
The application of linear boundary elements method two dimensional and two group neutron diffusion equation
SIRMA USTAARAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ÖZGENER
- Bağımsız tanklara sahip bir geminin ısıl gerilme analizi
Thermal stress analysis of a ship with independent tanks
BURAK ÇELEPÖVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTEKİN BAYRAKTARKATAL
PROF. DR. AHMET ERGİN
PROF. DR. MEHMET ÖMER BELİK
- Karbon kompozitlerin cıvatalı ve yapıştırmalı bağlantılarında hasar analizi
Failure analysis of bolted and bonded carbon composite joints
AHMET FARUK KURAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. LEVENT KIRKAYAK