Finite element modelling of tbc failure mechanisms byusing extended finite element method and cohesive zonemethod
Isıl bariyer kaplamalardaki göçme mekanizmalarınıngenişletilmiş sonlu elemanlar yöntemi ve yapışkan alanmetodu ile modellenmesi
- Tez No: 609745
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Termal bariyer kaplamalar(TBK), nikel bazlı metal alt tabakayı 1600-1800 K mertebesindeki yüksek sıcaklık servis koşullarından korumak için modern türbin motorlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Inconel 718 alt tabaka, NiCrAlY bazlı metalik yapştırıcı ara kaplama ve Yttria Stabilize Zirkonya (YSZ) bazlı seramik üst kaplama ile birlikte üç ana katmandan oluşan brülör sonrası yapılarda kullanılan tipik Hava Plazma Püskürtmeli Termal Bariyer Kaplamalarının (TBK) kırılma mekanizması incelenmiştir. TBK'lar sünek metalik alt tabakalar üzerinde kırılgan bir davranış gösterdiklerinden dolayı tasarım ve performans açısından kırılma mekanizmalarının incelenmesi oldukça önemlidir. Bu amaçla, literatürde yer alan dört-nokta bükme deneyleri genişletilmiş sonlu elemanlar yöntemi ve yapışkan alan metodu kullanılarak analiz edilmiştir. Tüm analizler ticari sonlu elemanlar yazılımı ABAQUS ile gerçekleştirilmiştir. Üst ve yapışkan kaplama kalınlıklarının değiştiği üç farklı model incelenmiştir. Analizler sonucunda, üst kaplamada çoklu dikey kırıkların başladığı görülmüştür. Çatlaklar YSZ'nin en üst kısmında başlamakta ve YSZ ile ara tabaka arasındaki arayüze ulaşana kadar tüm üst tabaka boyunca ilerlemektedir. Kırıklar üst tabaka ile yapıştırıcı tabaka arasında yer alan arayüze ulaştığında, bu arayüzde delaminasyonlar başlamaktadır. Yapılan çalışmada deney sonuçlarındaki gibi, artan üst tabaka kalınlığı ile ortalama kırıklar arası mesafenin azaldığı ve üst tabaka ile ara tabaka arasında gerçekleşen delaminasyonun daha belirgin olduğu gözlemlenmiştir. Başka bir deyişle; nümerik sonuçların deneysel sonuçlarla tutarlı olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Thermal Barrier Coatings have been widely used in modern turbine engines to protect the nickel based metal substrate from the high temperature service conditions, 1600-1800 K. In this study, failure mechanisms of typical Air Plasma Sprayed Thermal Barrier Coatings (TBC) used in after-burner structures composed of three major layers: Inconel 718 substrate, NiCrAlY based metallic bond coat (BC) and Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) based ceramic top coat (TC) are investigated. Investigation of the cracking mechanism of TBC in terms of design and performance is very important because the behavior of TBCs on ductile metallic substrates is brittle. To this end, four-point bending experiments reported in [1] are analyzed by using the Extended Finite Element Method (XFEM) and the Cohesive Zone Method (CZM). All the analyses are conducted with the commercial finite element software ABAQUS. Three different models with varying TC and BC thicknesses are studied. It is observed that multiple vertical cracks are initiated in the TC. Cracks initiate at the top of YSZ and propagate through the whole TC until they reach the interface between the TC and the BC. Then, delaminations at the interface between the TC and the BC start. It is observed that the average spacing of cracks in TC increases with the increasing thickness of the TC and the delamination becomes prominent with the increasing TC thickness. Numerical results are found to be consistent with the experimental [1] results.
Benzer Tezler
- Modeling oxidation and plasticity induced damage in thermal barrier coatings (TBCS)
Isıl bariyer kaplamalarda oksidasyon ve plastısıte etkılı hasarın modellemesi
FERİT SAİT
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
DOÇ. DR. ÖZGÜR ASLAN
- Atmosferik plazma sprey yöntemiyle üretilmiş %6 – 8 YSZ termal bariyer kaplamaların porozitesinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Artificial neural networks modeling of porosity of 6 - 8% YSZ thermal barrier coatings produced with atmospheric plasma spray method
UTKU ORÇUN GEZİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL YILMAZ TAPTIK
- Termal bariyer kaplı gaz türbini kanatlarında çalışma esnasında oluşan gerilmelerin modellenmesi ve analizi
During the study of thermal barrier coated wings stresses modeling and analysis of gas turbine
YAŞAR KAHRAMAN
Doktora
Türkçe
2011
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İMDAT TAYMAZ
- Eksenel yüklü dairesel kesitli kusurlu kirişlerde titreşim probleminin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi
Finite element modelling of vibration and stability of cracked circular cross-section beams subjected to axial load
ZEKERİYA ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KISA
- Finite element modelling of needle peen forming
Noktasal dövmenin sonlu elemanlar modellemesi
GÜLDANE KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER EYERCİOĞLU