Fracture analysis of materials used in high pressure hydrogen storage tanks
Yüksek basınçlı hidrojen depolama tanklarında kullanılan malzemelerin kırılma analizi
- Tez No: 884941
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEM BOĞA, DR. ÖĞR. ÜYESİ MIRSADEGH SEYEDZAVVAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 5754 alüminyum alaşımının kaynak davranışının incelenmesi
The analysis of 5754 aluminum alloy?s welding behaviour
SAVAŞ AKINCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILMAZ TAPTIK
- 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
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- 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
- 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
- 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
2004
Metalurji Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN TANOĞLU