Geri Dön

Lifli kompozitlerin deformasyon ve çoklu çatlak analizinde görüntü korelasyon parametrelerinin optimizasyonu

Optimization of image correlation parameters in deformation and multiple crack analysis of fiber reinforced composites

PDF İndir

  1. Tez No: 832042
  2. Yazar: EREN GÖDEK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Yapı Malzemeleri Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 138

Özet

Tez kapsamında, yüksek çekme dayanımlı polipropilen lif kullanılarak üretilmiş mühendislik özellikleri geliştirilmiş çimentolu kompozitlerin (ECC) mekanik özelliklerinin ve yüzeysel deformasyonlarının (çatlak oluşumu ve takibi) yükleme ile eş zamanlı olarak belirlenmesinde dijital görüntü korelasyonu (DIC) yönteminin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Bu kapsamda, DIC yöntemine etki eden parametreler (dört farklı desenlendirme, üç farklı kamera çözünürlüğü, üç farklı aydınlatma koşulu, üç farklı alt küme boyutu ve üç farklı analiz adım aralığı) farklı kombinasyonlarda bir araya getirilerek çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çekme deneylerinde, DIC ile elde edilen şekil değiştirme ve çatlak özellikleri geleneksel yöntemlerle belirlenen verilerle kıyaslanarak en yakın sonuçları veren DIC parametreleri belirlenmiştir. Belirlenen parametrelerin kullanılabilirliğini incelemek üzere numunelerin çekme ve basınç yüklemesi altındaki mekanik parametreleri ve çatlak karakterizasyonları detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Çekme testlerinde geleneksel yöntemlere en yakın sonuçlar, numunelerin desen yoğunluğu %60-90 olacak şekilde sprey boya ile hazırlanması, deney sırasında orta düzeyde aydınlatma kullanılması, yüksek çözünürlüklü kamera ile görüntü alınması (24,2 megapiksel), DIC analizlerinde sürekliliğin sağlandığı en düşük alt küme (31x31 piksel.piksel) ve adım aralığının (6 piksel) seçilmesi ile elde edilmiştir. Bu parametreler ile geleneksel yöntemler ve dijital görüntü korelasyonu ile belirlenen çekme deneyi parametreleri sırasıyla; çekme dayanımı için 2,629±0,337 MPa ve 2,628±0,337 MPa; birim şekil değiştirme kapasitesi için %2,690±1,161 ve %2,718±1,18; düktilite için 9,247±3,353 J/m3 ve 9,327±3,175 J/m3; çatlak sayısı için 16,33±3,798 ve 17,42±5,125; çatlak genişliği için 153,924±49,05 µm ve 208,510±82,96 µm olarak hesaplanmıştır. Çatlak gelişiminin detaylı incelemesi seri içerisinden seçilen bir numune için tez kapsamında hazırlanan, dijital görüntü korelasyon analizlerinden elde edilen verilerden çatlak karakterizasyonu gerçekleştiren, bir Matlab algoritmasıyla incelenmiştir. Yapılan incelemelerde, mevcut literatüre ilave olarak, dijital görüntü korelasyonu aracılığıyla çatlak gelişim aşamasında açılan çok sayıda çatlağın oluşma anındaki yük, şekil değiştirme, kesit ve genişlik bilgilerinin açılan her bir çatlak için başarıyla belirlenmiş ve literatürden modifiye edilen bir yöntem kullanılarak doğrulanmıştır. Son olarak basınç deneyleri sırasında alınan görüntüler belirlenen parametreler ile analiz edilerek kompozitlerin basınç dayanımı, elastisite modülü ve Poisson oranı sırasıyla 43,46±2,42 MPa, 21,3±5,5 GPa ve 0,17±0,04 olarak hesaplanmıştır. Elastisite modülü değerinin, ultrases deneyi ile tespit edilen sonuç ile göreceli olarak uyumlu olduğu (16,4±1,5 GPa) ve üç parametrenin de literatürde sunulan mekanik parametreler ile benzer olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

Within the scope of the thesis, the usability of digital image correlation (DIC) method in determining the mechanical properties and surface deformations (crack formation and tracking) of Engineered Cementitious Composites (ECC) produced using high tensile strength polypropylene fiber simultaneously with loading was investigated. In this context, tensile tests were carried out by combining the parameters affecting the DIC method (four different patterning, three different camera resolutions, three different lighting conditions, three different subset sizes and three different step sizes) in different combinations. In the tensile tests, the strain and crack properties obtained by DIC were compared with the data determined by traditional methods, and the DIC parameters that gave the closest results were determined. In order to examine the usability of the determined parameters, the mechanical parameters and crack characterizations of the specimens under tensile and compressive loading were investigated in detail. The closest results to conventional methods in tensile tests were obtained by preparing the samples with spray paint with a pattern density of 60-90%, using medium lighting during the experiment, taking images with a high resolution camera (24.2 megapixels), choosing the lowest subset size (31x31 pixel.pixel) and step size (6 pixels) that ensures continuity in DIC analyzes. With these parameters, the tensile test parameters determined using conventional methods and digital image correlation were calculated respectively, as follows: 1.804±0.452 MPa and 1.780±0.456 MPa for first crack strength; 2.629±0.337 MPa and 2.628±0.337 MPa for tensile strength; 2.690±1.161% and 2.718±1.18% for unit strain capacity; 9,247±3,353 J/m3 and 9,327±3,175 J/m3 for ductility; 16.33±3.798 and 17.42±5.125 for crack number; 153,924±49.05 µm and 208.510±82.96 µm for crack width. The detailed analysis of crack development was examined with a Matlab algorithm that performs crack characterization from the data obtained from digital image correlation analyzes prepared within the scope of the thesis for a sample selected from the series. In addition to the existing literature, the load, strain, cross-section and width information at the time of formation of many cracks opened during the crack development stage were successfully determined for each crack and verified using a method modified from the literature. Finally, by analyzing the images taken during the compression tests with parameters determined, the compressive strength, modulus of elasticity, and Poisson's ratio of composites were calculated as 43.46 ± 2.42 MPa, 21.3±5.5 GPa and 0.17±0.04, respectively. It was observed that the modulus of elasticity value was relatively compatible with the result determined by the ultrasound test (16.4±1.5 GPa) and all three parameters were similar to the mechanical parameters presented in the literature.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    811270

    Süper elastik şekil hafızalı alaşım liflerinin tasarlanmış çimento esaslı kompozitlerin mekanik ve dinamik özelliklerine etkisi

    Effect of super elastic shape memory alloy fibers on mechanical and dynamical properties of engineered cementitious composites

    EZGİ GÜRBÜZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAVAŞ ERDEM

    DOÇ. DR. MİNGZHONG ZHANG

  2. Tez No

    666113

    Dijital görüntü korelasyonu tekniğinin yapı malzemelerinin yük altında şekil değişiminin ölçümünde kullanılabilirliğinin araştırılması

    Investigation of the applicability of digital image correlation method for measuring the deformation of construction materials under load

    TARIK YILDIRIM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Yapı Malzemesi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KAMİLE TOSUN FELEKOĞLU

  3. Tez No

    487755

    Bazalt lifli çimento esaslı kompozitlerin yapısal olarak kullanılabilirliğinin incelenmesi

    Investigation of structurally usability of cement based composites with basalt fiber

    ŞÜKRÜ ÖZKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    İnşaat MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FUAT DEMİR

  4. Tez No

    389364

    Kompozit panel yapı malzemelerinin mekanik özelliklerinin araştırılması

    Investigation on the mechanical properties of composites panel materials

    EGEMEN ARABACI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BEKİR YILMAZ PEKMEZCİ

  5. Tez No

    761187

    Abaka doğal kompozitlerin üretimi ve delinmesinin araştırılması

    Investigation of production and drilling of abaka natural composites

    ABDURRAHMAN YOLDAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine MühendisliğiDicle Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EROL KILIÇKAP

Geri Dön