Finite strain modeling of coupled thermo-mechanical behavior of polycrystalline Ni-Ti shape memory alloys
Şekil hafızalı alaşımların termomekanik davranışlarının modellenmesi ve simülasyonu
- Tez No: 489534
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL, YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ASLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Şekil Hafızalı Alaşımlar (ŞHA) havacılık, uyarlanabilen yapılar, petrol ve gaz kuyuları, otomotiv ve havacılık alanındaki yüksek sıcaklık uygulamaları gibi farklı alanlarda önemli bir yere sahiptir. Günümüzde, araştırmacılar bu uygulamalar hakkında farkındalığa sahiptir ve bu özel materyalin tüm temel özelliklerini keşfetmeye çalışmaktadır. İlgili davranışları kesin bir şekilde benzetimi için matematiksel modeller üretilmesi konusunda ise artan bir çaba vardır. Modelleme ve hesaplama metotları üzerinde artan ihtiyaca cevap vermesi adına, sonlu gerinme çerçevesinde bünye denklemlerini içinde barındıran bir yapısal model oluşturduk. Bu üç boyutlu termo-mekanik olarak birleştirilmiş model, martensitli faz dönüşümü, psödoelastisite ve tek yönlü şekil hafıza efekti gibi ŞHA'ların tüm davranışlarını yüksek başarım ile benzetimini hedeflemiştir. Yapısal modelimiz, yükleme koşullarının gerinim hızının ve sıcaklığın bünye davranışına olan etkisini de ele almaktadır. Bu çalışma, termodinamik olarak tutarlı yapısal denklemleri, sonlu şekil değiştirme esnekliği ile birlikte kullanmayı amaçlamaktadır. Bu çerçevede bir kullanıcı malzeme altrutini (UMAT) ABAQUS /Implicit (2016) sonlu elemanlar programına yazılıp uygulanmıştır. Modelin doğrulanması literatürde bulunan kalibre edilmiş deneysel bulgularla gerçekleştirilmiştir. Gelişmiş yapısal modelin sayısal simülasyonları, fenomenolojik modelimizin stres gerilim-sıcaklık döngüsü altında ŞHA'ların farklı hafıza etkilerini yakalama yeteneğini başarıyla göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Shape memory alloys (SMAs) hold a significant importance in different areas such as aeronautics, adaptive structures, oil/gas down-hole, and high-temperature applications of automobile industry. Nowadays, researchers have already become well-aware of these applications and attempted to discover all the primary features of this specific smart material. Meanwhile, there is a growing effort to produce mathematical models in order to imitate the related behaviors in a precise manner. Due to the crucial need to have a fine computational model, we established a constitutive theory based on the finite strain framework of continuum mechanics. The presented thermo-mechanically coupled model can perfectly reproduce all behaviors of Ni-Ti SMAs including martensitic phase transformation, pseudoelasticity, and one-way shape memory effect. Our constitutive model is also able to investigate the strain-rate and temperature dependency of the loading conditions. This work aims at utilizing finite strain plasticity setting with purely thermodynamically consistent constitutive equations. In this framework, a user material subroutine (UMAT) is written and implemented into ABAQUS/Implicit (2016) finite element program. Verification of the model is carried out by the calibrated experimental findings which exist in the literature. Numerical simulations of developed constitutive model successfully denote the ability of our phenomenological model in capturing different memory effects of Ni-Ti SMAs under stress-strain-temperature cycling.
Benzer Tezler
- Anizotropik plastik akma yüzeyine dayalı sayısal hasar modelinin geliştirilmesi ve deneysel doğrulaması
Development and experimental validation of a numerical damage model based upon an anisotropic plastic yield criterion
TOROS ARDA AKŞEN
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FIRAT
- Radyal dudaklı keçelerde keçe dudağı geometrisinin sızdırmazlık performansına etkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi ve deneysel incelenmesi
Numerical investigation and experimental verification of effect of the radial lip seal geometry on sealing performance
GÖRKEM TOK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. VEDAT TEMİZ
- Dizel motor pistonunun sonlu elamanlar yöntemi ile yapısal ve termal analizi
Finite element analysis of diesel engine pistons in terms of structural and thermal
UMUT CANVAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ
- Çok disiplinli yaklaşımla katı yakıtlı roket motoru yapısal dayanım ve iç balistik performans optimizasyonu
A multidisciplinary approach in optimization of a solid rocket motor for structural strength and internal ballistic performance
CEYHUN TOLA
Doktora
Türkçe
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY
- Modeling of coupled nonlinear shear and flexural responses in medium-rise RC walls
Doğrusal olmayan eğilme ve kayma davranışı gösteren orta yükseklikteki duvarların analitik modellenmesi
BURAK HOROZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KUTAY ORAKÇAL