Mesoscale investigation of constitutive behaviour of HCP metals based on full-field in situ strain measurement
HSP metallerin bünye davranışının tam saha yerinde gerinim ölçümleriyle ara ölçek incelemesi
- Tez No: 881094
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CAHİT CAN AYDINER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Hegzagonel sıkı paket yapı (HSP) metaller, olağandışı özellikleri nedeniyle araştırma ve endüstri topluluklarından geniş çaplı ilgi görmektedir. HSP metaller arasında, Magnezyum en hafif ve en ilginç olanıdır. Magnezyumun deformasyonunda, mikroyapı ve yükleme koşullarına ağır bağımlılık gösteren ikizlenme mekanizması önemli ölçüde rol alır. Bu çalışmada, malzeme davranışının temel bir anlatımına ulaşmak üzere farklı mikroyapılarda elde edilebilen yaygın bir Magnezyum alaşımı (AZ31) seçilmiş. Bunun için, makroskobik alanlarda kristal çözünürlüğü sağlayan ileri bir dijital imge korelasyonu (DIC) tekniği ile yük altında veri toplanmıştır ve tezin en önemli bilimsel katkıları deneyseldir. Deneylerde hem haddelenmiş hem ekstrüzyonlu numuneler döngüsel yüke tabi tutulmuştur. Çok taneli yapı üzerinde yayılan eşgüdümlü şekil değiştirme desenleri ara ölçekte yüksek çözünürlüklü imge korelasyonu ile ortaya konmaktadır. Basma altında biribirini tetikleyen ani ikizlenme yayılımının oluşturduğu kayma bantları ve bunların ilerlemesi tartışılmış ve ikizlenmenin aksine, ikizlenme tersiniminin neredeyse homojen bir şekilde gerçekleştiği gösterilmiştir. Çekme yükü daha da arttırldığında ise kayma mekanizmaları devreye girmektedir. Numune tekrar basıldığındaysa ikizlenme bantları, sıkılıkları önemli ölçüde azalarak, geri gelmiştir. Tekstür karşılaştırmasında, ekstrüzyonlu numunede haddelenmiş numuneye göre Lüders bantlarının daha düşük gerinim içeriği ile oluştuğu ortaya konmaktadır. Tezde, ikizlenme koordinasyonu ve ikiz tersinimi olgularının basit kristal akma modelleri tarafından ne seviyede öngörülebildiğini incelemek için açık kaynaklı bir çok taneli yapı yazılımı (DAMASK) ele alınmıştır. Numuneler için ikizlenme rejimindeki akma, deneysel sonuçlarda görünen pekleşmesiz eğriden saparak önemli bir pekleşme ile daha erken meydana gelmektedir. Modelin, haddelenmiş numundeki kayma bandı oluşumunu ve her iki mikroyapıda da ikiz tersinimi tahmin etmek için yetersiz olduğu görülmüştür. Dolayısıyla Magnezyum alaşımlarında şekil değiştirmesini gerçekçi bir şekilde öngörmek için daha ileri modeller gerektiği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Hexagonal close-packed (HCP) metals have received extensive attention from research and industrial communities for their exceptional properties. Among these HCP metals, Magnesium is the lightest and the most intriguing one. Its deformation incorporates significant twinning that depends heavily on microstructure and loading conditions. For this study, a common Mg alloy (AZ31) is considered with multiple crystallographic textures to aid the fundamental understanding of its deformation. This is predominantly an experimental effort with a novel in-situ digital image correlation (DIC) technique that provides deformation quantification with granular resolution over macroscopic fields. Further, samples are subjected to cyclic to study spatial aspects of strain accommodation via twinning, detwinning and slip plasticity. Shear band formation and progression due to the bursts of twins is quantitatively detailed and it is demonstrated that unlike twinning, detwinning is a nearly homogeneous phenomenon. Further tension after detwinning forces the material to plasticity. Another load reversal to compression pushes the material back into twinning regime but with reduced shear band compactness. It is also shown that the Lüders-like bands form with lower strain content in extruded samples compared to rolled samples that also show extreme plastic anisotropy. An open source spatially-resolved crystal plasticity solver (DAMASK) is used to test the fidelity level of basic constitutive models when confronted with twin coordination and detwinning. Two sets of representative volume elements (RVEs) are produced for both textures. In both cases, the simulated plastic deformation occurs earlier with considerable hardening at the twin plateau deviating from the near perfectly-plastic experimental results. The model is found to be incapable of predicting the strain compactness and intense anisotropy of the rolled sample shear bands. It is also not geared to model detwinning, highlighting the need for more advanced models if the goal is to attain high fidelity in micro-scale fields.
Benzer Tezler
- Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi
Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage
ABDULLAH İKİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Yaya caddelerinde mikro hareketin nicel analizi: İstiklal caddesi örneği
Quantitative analysis of micro movement on pedestrian streets: The case of İstiklal street
ALİ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN KÜRKÇÜOĞLU
- A numerical investigation of meso-scale flow and air pollutant transport patterns over the region of Istanbul
İstanbul bölgesi üzerindeki mezo-ölçek akışın ve kirletici taşınım paterninin sayısal olarak incelenmesi
YASEMİN EZBER
Doktora
İngilizce
2009
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER LÜTFİ ŞEN
PROF. DR. MEHMET KARACA
- Investigation of the impact of urbanization on climate and air quality: A case study over Turkey
Şehirleşmenin iklime ve hava kalitesine etkisinin araştırılması: Türkiye üzerine örnek bir çalışma
HÜSEYİN ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2013
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜLENT MERTOĞLU
DOÇ. DR. GÖKSEL DEMİR
- Experimental and numerical investigation of shrinkage mechanism of plain and reinforced concrete members
Beton ve betonarme elemanların büzüşme mekanizmasının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
UTKU ALBOSTAN
Doktora
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR KURÇ
PROF. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN