Hyperelastic modelling approaches to polymeric foams
Polimer süngerler için hiperelastik modelleme yaklaşımları
- Tez No: 832960
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mikro ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu çalışmada, kapalı hücreli EPDM (ethylene propylene diene monomer) süngerlerin mekanik davranışı üzerine malzeme modellemesi ve deneysel doğrulama yoluyla kapsamlı bir araştırma sunulmaktadır. Araştırmamız, temel olarak Ogden sıkışabilir sünger ve Blatz-Ko malzeme modellerinin parametrelerini belirlemeye odaklanmakta olup, bu modeller süngerin çeşitli yükleme koşulları altındaki mekanik davranışını doğru bir şekilde temsil etmek amacıyla kullanılmaktadır. Değerlendirme amacıyla üç ayrı sünger yoğunluğu seçilmiştir: EPDM100, EPDM130 ve EPDM180. Malzemelerin mekanik davranışını belirlemek için tek eksenli çekme ve sınırlırlandırılmış basma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kapalı hücreli EPDM süngerin kompleks mekanik davranışını modellemek amacıyla Ogden sıkıştırılabilir sünger 1. ve 3. derece ile Blatz-Ko malzeme modelleri kullanıldı. Her bir model için malzeme parametreleri, tek eksenli çekme ve sınırlandırılmış basma deneylerinin deneysel verileri eş zamanlı kullanırak elde edildi. MATLAB“fmincon”doğrusal olmayan optimizasyon fonksiyonu kullarak malzeme parametreleri optimize edildi. Bu şekilde süngerin yükleme senaryoları altındaki davranışını en iyi şekilde tanımlayan parametreler elde edildi. MATLAB kodumuzdan belirlenen parametreleri kullanarak, ANSYS içinde birim elemanlar kullanarak tek eksenli çekme ve sınırlandırılmış basma simülasyonları gerçekleştirdik. Sonuçlar, MATLAB kodu çıktılarımızla tam bir uyum gösterdi. Bu çalışma, MATLAB kodumuzun doğruluğunu ve güvenilirliğini doğruladı. Eksenel çekme ve sınırlandırılmış basma deneylerinin birlikte kullanılarak elde edilen malzeme parametrelerinin, diğer deformasyon durumlarında verdiği sonuçları kontrol etmek amacıyla, homojen olmayan eksenel basma testi yapılmıştır. Homojen olmayan Eksenel basma testi ile birebir aynı koşullarda sonlu elemanlar analizi yapılarak, analizlerde ve testlerde elde edilen kuvvet-deplasman grafikleri karşılaştırılmış sonuçlar incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, we present a comprehensive investigation into the mechanical behaviour of closed-cell EPDM (ethylene propylene diene monomer) foams through material modelling and experimental validation. Our research primarily focuses on identifying the parameters of the Ogden compressible foam and Blatz-Ko material models, which are employed to accurately represent the mechanical behaviour of the foam under various loading conditions. Three distinct foam densities were chosen for assessment: EPDM100, EPDM130, and EPDM180. Uniaxial tension and confined compression experiments were conducted to identify the mechanical behaviour of the materials. The Ogden compressible foam 1st order and 3rd order and the Blatz-Ko material models were employed to capture the complex mechanical behaviour of the closed-cell EPDM foam. Material parameters for each model were identified by simultaneously fitting the experimental data of uniaxial tension and confined compression experiments. The optimisation process was carried out using the MATLAB“fmincon”nonlinear optimisation function, resulting in parameter sets that best described the foam's response under these loading scenarios. We employed the parameters identified from our MATLAB code to simulate uniaxial tension and confined compression using unit elements within ANSYS. The results exhibited an exact correspondence with our MATLAB code outputs. Consequently, this process validated our MATLAB code's accuracy and reliability. A non-homogeneous uniaxial compression experiment was performed to validate the results of the material parameters obtained through the simultaneous utilisation of uniaxial tension and confined compression experiments under different deformation conditions. Finite element analysis was conducted under conditions precisely replicated from the non-homogeneous uniaxial compression experiment. Subsequently, a comparison was performed between the force-displacement curves obtained from the analyses and experiments, allowing for a comprehensive examination of the results.
Benzer Tezler
- A generalized phase-field approach for the failure of rubber-like materials
Kauçuk tipi malzemelerin hasarında genelleştirilmiş faz-alanı yaklaşımı
KEMAL AÇIKGÖZ
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL
- Approaches to the modeling of inelasticity and failure of rubberlike materials
Başlık çevirisi yok
HÜSNÜ DAL
Doktora
İngilizce
2012
İnşaat MühendisliğiTechnische Universität DresdenYapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
PROF. MICHAEL KALISKE
- Constitutive modeling of amplitude dependent dynamic response of polymeric materials
Polimerik malzemelerin genliğe bağlı dinamik davranışının yapısal modellenmesi
AYŞE USTA YAYLA
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL
- Otomobil debriyajları için elastomerik damperinmodellenmesi, analizleri ve doğrulanması
Modeling, analysis and verification of elastomeric damper for automobile clutches
MEHMET ONUR GENÇ
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN KAYA
- Design process, manufacturing and material characterization of a prosthetic polymer aortic heart valve
Protez polimer aort kalp kapağının tasarım süreci, üretimi ve malzeme karakterizasyonu
MÜGE YAREN YAŞARTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÇELEBİ