Geri Dön

Fracture analysis of materials used in high pressure hydrogen storage tanks

Yüksek basınçlı hidrojen depolama tanklarında kullanılan malzemelerin kırılma analizi

  1. Tez No: 884941
  2. Yazar: ADEM AVCU
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CEM BOĞA, DR. ÖĞR. ÜYESİ MIRSADEGH SEYEDZAVVAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 185

Özet

Bu çalışma, tip III kompozit basınç tankının kırılma tokluğunun belirlenmesine odaklanmıştır. Bu amaçla tip III kompozit basınçlı tanktan alınan numuneler üzerinde belirtilen yöntemlere uygun olarak deneysel ve sayısal çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmanın temel amacı klasik dayanım yaklaşımına ek olarak boru veya basınçlı tank gibi dairesel şekilli malzemelerin kırılma tokluğunun doğru bir şekilde belirlenmesidir. Bu amaçla, tankın çember çekme mukavemeti ve kırılma tokluğunu belirlemek için üniversal test makinesinde kullanılmak üzere fikstürler üretildi. Daha sonra basınç tankından alınan numuneler ile bölünmüş disk çekme aparatı (split disk tensile test – SDT) kullanılarak çekme testleri yapılmıştır. Tankın çekme mukavemeti belirlendikten sonra elastisite modülü de belirlenmiştir. Ayrıca tank gövdesi Abaqus ile sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak düz plaka olarak modellenmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırıldığında elastisite modülü %98,34 doğrulukla tahmin edilmiştir. Çekme testinin ardından tankın kırılma tokluğunu belirlemek için kavisli CT (comapckt tension) numuneleri kullanılarak deneysel çalışmalar yapıldı ve deneysel sonuçlar düz olarak modellenmiş CT sayısal modeliyle karşılaştırıldı. Deneysel ve sayısal mod I gerilme yoğunluk faktörü değerlerinin %2,7 sapma ile birbirine yakın elde edilmiştir. Son olarak PRNB (pipe ring notched bending) yöntemi ile deneysel ve sayısal çalışmalar yapılmıştır. Bu yöntemin sayısal modeli kullanılarak basınç tankının kırılma tokluğu hesaplanmıştır. Bu model aynı zamanda mod I kritik gerilme yoğunluk faktörüne odaklanarak, çatlak uzunluğunun değişiminin tankın depolama basıncı üzerindeki etkisini araştırmak için de kullanıldı. Çalışmalar sonucunda çatlak uzunluğu/genişlik oranı (a/w) 0,1 olduğunda depolama basıncının 38 MPa olduğu, a/w oranı 0,5 olduğunda depolama basıncının 7 MPa değerine düştüğü belirlendi. Bu sonuçlardan tank gövdesindeki mevcut çatlakların çatlak uzunluğuna bağlı olarak depolama basıncını ciddi şekilde etkilediği sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

This work focused on determination of fracture toughness of a type III composite pressure tank. For this purpose, experimental and numerical studies were carried out on specimens taken from the type III composite pressure tank in accordance with the specified methods. The main purpose of this study was to accurately determine the fracture toughness of circularshaped materials such as pipes or pressure tanks in addition to the classical strength approach. For this aim, fixtures were manufactured for use in the universal test machine to determine hoop tensile strength and fracture toughness of the tank. Subsequently, split disk test (SDT) were carried out on specimens taken from the pressure tank. After determining the hoop strength of the tank using SDT method, its modulus of elasticity was also determined. In addition, the tank body was modeled as a flat plate with Abaqus using finite element method, and the modulus of elasticity was predicted with 98.34% accuracy with experimental results. Following the hoop tensile test, experimental studies were performed using curved compact tension (CCT) method to determine fracture toughness of the tank and their results compared by flat compact tension (CT) numerical model. The values of the experimental and numerical mode I stress intensity factor were measured that, experimental and numerical mode I stress intensity factor values were found. Consequently, the values found were close to each other with a deviation of 2.7%. Finally, experimental and numerical studies of the pipe ring notched bending (PRNB) method were carried out. Using the numerical model of this method, the fracture toughness of the pressure tank was computed. This model was also used to investigate the effect of varying the crack lengths on the storage pressure of the tank, focusing on the mode I critical stress intensity factor (KIC). As a result of the studies, it was determined that when the crack length to width ratio (a/w ) was 0.1, the storage pressure was 38 MPa, and when the a/w ratio was 0.5, the storage pressure decreased to 7 MPa. From these results it was concluded that the existing cracks in the tank body seriously affected the storage pressure depending on the crack length.

Benzer Tezler

  1. 5754 alüminyum alaşımının kaynak davranışının incelenmesi

    The analysis of 5754 aluminum alloy?s welding behaviour

    SAVAŞ AKINCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YILMAZ TAPTIK

  2. Reaktif spark plazma yöntemi ile kalsiyum karbonat katkılı alüminyum oksinitrürün üretimi, karakterizasyonu ve özellikleri

    Production, characterization and properties of CaCO3 doped AlON with reactive spark plasma sintering

    SAMET KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN

  3. Toz metalurjisi yöntemleri ile üretilen çeşitli W-Ni-Fe ve W-Ni-Cu ağır alaşımların mikroyapısal ve fiziksel karekterizasyonu

    Microstructural and physical characterization of various W-Ni-Fe and W-Ni-Cu heavy alloys manufactured via powder metallurgy methods

    GÜNKUT ERNAS

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU

  4. Volgram ağır alaşımlarında başlangıç toz özelliklerinin sıvı gaz sinterlemesi yoluyla yoğunlaşma süreçlerine olan etkileri

    Effects of initial powder characteristics on densificatıon processes via liquid-phase sintering in based heavy alloys

    BURAK ÖZKAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1994

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ. DR. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU

  5. Development and characterization of PMMA based porous materials used for high pressure casting of sanitaryware ceramics

    Seramiklerin yüksek basınçlı üretiminde kullanılan PMMA esaslı gözenekliplastik malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    YELDA ERGÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. METİN TANOĞLU