Constitutive modeling of amplitude dependent dynamic response of polymeric materials
Polimerik malzemelerin genliğe bağlı dinamik davranışının yapısal modellenmesi
- Tez No: 859351
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSNÜ DAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Polimer malzemeler, havacılık, otomotiv ve biyomedikal endüstrilerde yaygın olarak kullanılan önemli bir malzeme sınıfını oluşturur. Dolgu maddeleri içeren kauçuk benzeri malzemeler, sönümleme, dayanıklılık ve sızdırmazlık gibi etkileyici özelliklere sahip olduklarından bu kategoride öne çıkar. Performanslarını optimize etmek, belirli yükleme koşulları altındaki mekanik tepkilerin derinlemesine anlaşılmasını gerektirir. Monoton yüklemeler için geliştirilen malzeme modellerine ek olarak, bu malzemeler aynı zamanda araç tasarımında titreşimi sönümleyici bileşenler olarak kullanıldığından malzeme tepkisinin dinamik yüklemeler altında analiz edilmesi de önem kazanır. Dolgu içeren kauçuklar, yüklemenin değişen genliğine, sıcaklığına, frekansına ve malzemenin sertliğine bağlı olarak dinamik yüklemeler altında farklı davranış sergilerler. Bunlar arasında genliğe bağlılık, artan dinamik genlik nedeniyle oluşan gerilme yumuşaması olarak bilinen Payne etkisi ile doğrudan ilgilidir. Yapısal modeller, mikro-mekanik veya fenomenolojik bir yaklaşım kullanılarak oluşturulur. Geleneksel iç değişkenlere ek olarak, malzemenin mikro-yapısal tepkisini yük hızı üzerinden dashpot elemanları aracılığıyla karakterize etmek için yeni bir iç değişken tanıtılır. Bu tezde, dolgu içeren kauçuklar için genliğe bağımlı dinamik tepkiyi -Payne etkisi- doğru bir şekilde tanımlamak için yeni bir yapısal model önerilmektedir. Hiperelastik ve viskoelastik malzemelerin davranışları, kısmi-statik ve dinamik yüklemelerle incelenmektedir. Hiperelastik tepkiyi yakalamak için genişletilmiş sekiz-zincir metodu kullanılmaktadır. Viskoelastik tepki, mikro-küre malzeme modeli ile tanımlanmıştır. Önerilen yöntem, inelastik malzemelerin yük hızına olan doğrusal olmayan bağımlılığını başarıyla karakterize etmektedir. Önerilen yöntemin etkinliği, mevcut literatürle karşılaştırılarak gösterilmektedir. Ayrıca, çeşitli sayısal çalışmalar, sonlu eleman analizleri ile sunulmaktadır.
Özet (Çeviri)
Polymeric materials are an important class of materials extensively used in aerospace, automotive, and biomedical industries. Rubber-like materials with fillers stick out in this category due to their impacting characteristics like damping, strength, and impermeability. Optimizing their performance requires a thorough understanding of mechanical responses under distinct loading circumstances. In addition to material models developed for monotonic loadings, it is important to analyse the material reaction under dynamic loading since they are also used as dampening components in vehicle design. The filled rubbers exhibit distinct behaviours for dynamic loadings with varying amplitudes, temperature, and frequency as well as hardness of the material. Among these, the amplitude dependence is particularly relevant to Payne effect, which can be defined as a stress softening phenomenon due to increased dynamic amplitude. Constitutive models are created using a micro-mechanical or phenomenological approach. In addition to conventional internal variables, a new internal variable is introduced to describe the amplitude dependence by characterizing the micro-structural reaction of the material in terms of loading rate through dashpot elements. In this thesis, a new constitutive model is proposed for filled rubbers to describe the amplitude dependent dynamic response -\textit{Payne effect}- accurately. The behaviour of hyperelastic and viscoelastic materials is investigated through quasi-static and dynamic loading experiments. The extended eight-chain method is used to capture the hyperelastic response. Viscoelastic response is described with the micro-sphere material model. The proposed method successfully characterizes the non-linear dependency of inelastic materials on the loading rate. The efficacy of the proposed method is illustrated through comparisons with the existing literature. In addition, several numerical studies are presented with finite element analyses.
Benzer Tezler
- Numerical study on the effect of tunnel on liquefiable soil on the surface settlement
Sıvılaşan zeminlerde tünelin yüzey oturmasına etkisinin sayısal analizi
SELDA ATAROD
Doktora
İngilizce
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYFER ERKEN
- Yaş kemikler için elektromekanik bir model
An Electromechanical model for wet bones
M.TACETTİN ŞARIOĞLU
- Thermoelastic stability analysis of solidification of pure metals on a coated planar mold of finite thickness: Effects of the coating layer
Katılaşma sürecinde gözlemlenen kararsızlık mekanizmasının analizi: Kalıp yüzeyi kaplama tabakasının etkileri
MEHMET HAKAN DEMİR
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK YİĞİT
- Gömülü iletken cisimlerin elektromagnetik dalgalar yardımı ile zaman domeninde algılanması
Başlık çevirisi yok
SELÇUK PAKER
Doktora
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİNGÜL YAZGAN