Progressive failure analysis of unidirectional composites through mean-field homogenization and mixed-mode phase field fracture approach
Ortalama alan homojenizasyonu ve faz-alan kırılma yaklaşımı yoluyla tek yönlü kompozitlerin ilerlemeli hata analizi
- Tez No: 859633
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 152
Özet
Bu çalışma Miehe ve diğerleri'nin sunmuş olduğu gerinim eşik değeri kriteri ile tanımlanan AT2 faz alanı yönteminin üzerine kurulmuş yeni bir çok yönlü faz alanı modelini sunmaktadır. Bu yöntem çatlak genişliği değişkeninden bağımsız sonuçlar sunarken, ortalama-alan homojenizasyonu yöntemiyle birlikte uyum içinde kullanılarak tek yönlü kompozit malzemelerin çoklu ölçekte analiz edilip ilgili malzeme özelliklerinin başarıyla elde edilmesinde kullanılmıştır. Heterojen modellerdeki uygulama zorlukları ve buralardaki geometrik kısıtları da göz önüne alarak uygulanan yöntem ile yüksek fiber yoğunluklu mikro modellerde de tutarlı sonuçlar alınması mümkün olmaktadır. Elde edilen bulgular, faz alanın periodik kısıtlarla modellenmesinin özellikle karışık yükleme koşullarında alınan sonuçların hassas ve gerçekçi olması için önemli olduğunu göstermiştir. Ayrıca, çalışmada çok yönlü faz alanı modelinin basınç yükü altındaki çok sayıda fiber içeren mikro yapıların analizlerine yer verilmiş ve önerilen yöntem ile elde edilen sonuçların var olan yöntemlere göre test verileriyle daha uyumlu olduğu görülmüştür. Bahsi geçen yöntem ile hasar zarflarının oluşturulması için çok sayıda rastgele model kullanılmış ve kompozit malzemelerde hasar tahminlerinin etkin bir biçimde gerçekleştirilebildiği gösterilmiştir. Son durumda, oluşturulan hasar modelinin geleneksel yöntemlere göre daha korumacı olduğu görülse de, gerçekleştirilen gösterimde umut vadeden sonuçlar elde edildiği ve günlük mühendislik uygulamalarında yararlı olabileceği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study introduces a new mixed-mode phase-field model for brittle fracture built upon Miehe et al.'s AT2 phase-field method with strain threshold definition. The proposed method offers results independent of the crack band width parameter. It is applied in conjunction with mean-field homogenization to characterize unidirectional composite materials from micro to macro scales, enabling the successful analysis of micro-structures. By addressing challenges related to heterogeneous models and highlighting the related geometrical limitations, the model ensures consistent results, even for micro models with high fiber volume fractions. The findings emphasize the importance of employing periodic boundary conditions on the phase-field domain, particularly in scenarios involving mixed loading conditions, to ensure accurate and realistic failure mode predictions. Furthermore, the study presents applications of the mixed-mode phase-field model in analyzing multi-fiber micro-structures under compression loads. The results indicate a closer agreement with experimental outcomes compared to existing studies. The development of a failure envelope using the proposed method, supported by extensive randomly generated data set, demonstrates its effectiveness in predicting failure in composite materials. The resulting failure model though relatively conservative with respect to traditional failure models, demonstrates promising results in benchmark applications, highlighting its potential in engineering applications.
Benzer Tezler
- Failure investigation of composite materials using multi-instrument experimental techniques and numerical method
Çok aletli deney teknikleri ve nümerik yöntemi kullanılarak kompozit malzemelerin kırılmalarının araştırılması
RAJA MUHAMMAD AWAIS KHAN
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MEHMET YILDIZ
- Micromechanical progressive damage model for predicting resin dominated strength values of fibre reinforced composites under various types of loading
Karbon elyaf takviyeli bir epoksi kompozitin çeşitli yüklemeler altındaki reçine etkili dayanımlarının öngörülmesi için geliştirilen mikromekanik ilerleyici hasar modeli
FATİH ERTUĞRUL ÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ ERSOY
- Structural health monitoring of frp composites using fbg sensors
Frp kompozitlerin yapısal sağlık takibinin fbg sensörler kullanılarak gerçekleştirilmesi
ERDEM AKAY
Doktora
İngilizce
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Buckling, postbuckling and progressive failure analyses of composite laminated plates under compressive loading
Basma yüklemesi altındaki tabakalı kompozit plakaların burkulma, burkulma sonrası ve ileryen kırılma analizleri
ÖMER NAMDAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK DARENDELİLER
- Tectonic and magmatic structure of Lake Van basin and its structural evolution, Eastern Anatolia accretionary complex (EAAC), East-Turkey
Van Gölü havzasının tektonik ve magmatik yapısı ve yapısal evrimi, Doğu Anadolu yığışım karmaşığı (DAYK), Doğu Türkiye
MUSTAFA TOKER
Doktora
İngilizce
2011
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. M. CELAL ŞENGÖR