Geri Dön

Crack initiation and growth in shape memory alloys

Şekil hafızalı alaşımlarda çatlak başlaması ve büyümesi

  1. Tez No: 878567
  2. Yazar: FATMA MUTLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 160

Özet

Bu tezin temel amacı, çatlak ucunun önündeki martenzitik dönüşüme ve çatlak yolu boyunca dönüşmeyen faz etkileşimlerine vurgu yaparak, şekil hafızalı alaşımlarda (ŞHA'lar) çatlak başlangıcını ve büyümesini incelemektir. İlk bölümde, faz dönüşümünün polikristalin NiTi ŞHA'ların kırılması üzerindeki etkisi, faz dönüşüm malzemelerinde karşılaşılan karmaşıklıkları tanıtmak için incelenmiştir. Kırılma deneyleri iki farklı yükleme hızında gerçekleştirilir ve çatlak başlangıcı ve büyümesi izlenir: Tüm numunelerde çatlak çentikten düz bir açıyla başlar ve büyür. Daha sonra J-İntegrali deneysel ve ABAQUS ile sayısal olarak değerlendirilmiştir. Düşük yükleme hızında kırılmaya karşı direncin tahrik mekanizması faz dönüşümüdür, ancak daha yüksek yükleme hızında gizli ısı salınımının büyüklüğü nedeniyle ısı yayılımı daha belirgin hale gelir. İkinci bölümde tek kristalli CoNiAl ŞHA'larda çatlak başlangıcı ve büyümesi döngüsel yükleme deneyleriyle incelenmiştir. Çatlak büyüme testlerinde çatlaklar, çekme numunelerinin martenzit bant açısına benzer bir açıyla başlar ve büyür. Süperelastik CoNiAl numunelerinin çatlak başlangıç açıları analitik ve ABAQUS ile sayısal olarak hesaplanır, sonuçlar deneylerle iyi bir uyum içindedir. Büyüyen çatlaklar için gerilim şiddet faktörü (GŞF) ve çatlak büyüme hızı (da/dN) hesaplanır, ve davranışları test numuneleri optik mikroskopla incelenerek araştırılır: Dönüşmeyen ikincil faz bölgeleriyle karşılaşıldığında çatlaklar yavaşlar/durur ve GŞF'ler artar/azalır. Genel olarak, dönüşmeyen fazın çatlak büyümesine karşı bir bariyer görevi gördüğü ve ŞHA'ların kırılma direncini arttırdığı bulunmuştur. Çalışmanın sonuçları, ŞHA'ların kırılma davranışının doğru belirlenmesi için faz dönüşümünden ve dönüşmeyen mikroyapısal bariyerlerden gelen etkilerin dahil edilmesinin öneminin altını çizmektedir.

Özet (Çeviri)

The aim of this thesis is to study the crack initiation and growth in shape memory alloys (SMAs), with emphasis given to martensitic transformation in front of the crack tip and non-transforming phase interactions along the crack path. In the first part, the effect of phase transformation on the fracture of polycrystalline NiTi SMAs is examined to introduce the complexities encountered in transforming materials. Fracture experiments are conducted at two different loading rates, and crack initiation and growth are monitored: In all samples, the crack starts and grows at a straight angle from the notch. Later, the J-Integral is evaluated experimentally and numerically. At a low loading rate the driving mechanism for resistance to fracture is phase transformation, but at a higher loading rate heat dissipation becomes more prominent due to higher magnitude of latent heat release. In the second part, crack initiation and growth in single-crystal CoNiAl SMAs are investigated using cyclic loading experiments. In crack growth tests, cracks initiate and grow at an angle similar to the martensite band angle of tensile specimens. Crack initiation angles of superelastic CoNiAl samples are calculated analytically and numerically, and the results are found to be in good agreement with the experiments. Stress intensity factors (SIFs) and crack growth rates (da/dN) are calculated for growing cracks, the behavior of which are investigated by examining the test samples with an optical microscope: When non-transforming secondary phase regions are encountered, cracks slow down/stop and SIFs increase/decrease. Overall, it is found that the non-transforming phase acts as a barrier against crack growth and improves the fracture resistance of the SMA. The results of the study underline the importance of including the effects of phase transformation and non-transforming microstructural barriers for a better understanding of the fracture behavior of SMAs.

Benzer Tezler

  1. Crack propagation during actuation cycles of the nitihf high temperature shape memory alloys

    Nitihf yüksek sıcaklık şekil hafızalı alaşımların aktüasyon döngüleri sırasında çatlak ilerlemesi

    MERİÇ EKİCİLER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BENAT KOÇKAR

  2. Ductile fracture of metallic materials through micromechanics based cohesive zone elements

    Mikromekanik temelli kohezif bölge elemanları yoluyla metalik malzemelerde sünek kırılma

    İZZET TARIK TANDOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Uçak MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA

  3. Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu

    Başlık çevirisi yok

    GÜLTEKİN GÖLLER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADNAN TEKİN

  4. Küresel grafitli dökme demirlerin yüksek çevrimli yorulma davranışına silisyum oranının etkisi

    The effect of silicon content on high cycle fatigue behavior of spheroidal graphite cast iron

    MERVE DEMİRLEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN

  5. Betonun Mod I durumundaki göçmesine agrega konsantrasyonunun etkisi

    Başlık çevirisi yok

    A. FERHAT SARISU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1996

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. MEHMET ALİ TAŞDEMİR