Geri Dön

Numerical implementation of a strain gradient plasticity model coupled with nonlocal damage

Gerinim gradyanı plastisitesi ile birleştirilmiş bir yerel olmayan hasar modelinin sayısal uygulaması

  1. Tez No: 898276
  2. Yazar: İZZET ERKİN ÜNSAL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 103

Özet

Bu tez, boyuta bağlı plastik deformasyon ve yerel olmayan hasar etkilerini yakalamak için düşük dereceli bir gerinim gradyan plastisite modelinin uygulanmasını sunmaktadır. Etkin plastik gerinim gradyanını hesaplamak için iki yöntem kullanılmıştır: integrasyon noktalarındaki plastik gerinim değerlerini kullanan interpolasyon yöntemi ve plastik gerinimin düğüm değerlerini kullanan ekstrapolasyon yöntemi. Ekstrapolasyon yöntemi, özellikle keskin sınırlar veya malzeme arayüzleri içeren durumlarda, daha güçlü malzeme tepkilerine yol açan daha yüksek plastik gerilme gradyanlarını tutarlı bir şekilde tahmin etmiştir. Bununla birlikte, her iki yöntem de daha basit problemlerde benzer genel eğilimler sergilemiştir. Gerinim gradyanı çerçevesi, hacimsel bir ortalama şeması aracılığıyla yerel olmayan hasar etkilerini içerecek şekilde genişletilmiştir. Gerinim gradyanlarından kaynaklanan sertleşme ile hasardan kaynaklanan yumuşama arasındaki etkileşim çeşitli sayısal simülasyonlarda incelenmiştir. Sonuçlar, hasar uzunluk ölçeğinin artmasının daha dağınık hasar bölgelerine yol açtığını göstermiştir. Keskin çatlakların olduğu problemlerde, plastisite ile ilişkili uzunluk ölçeğinin artırılması, çatlak ucunda gelişen yoğun gerinim gradyanları nedeniyle başarısızlığı hızlandırmıştır. Buna karşılık, küt uçlu çatlaklı problemlerde, aynı uzunluk ölçeği plastik deformasyonun lokalizasyonunu dağıtarak kırılmayı geciktirmiştir. Genel olarak, çerçeve, hem geometriye hem de yükleme koşullarına bağlı olarak malzeme hasarını belirleyen karmaşık mekanizmaları başarılı bir şekilde yakalamaktadır. Gerinim gradyanı ve yerel olmayan hasar etkilerinin dahil edilmesi, boyuta bağlı davranış ve hasar gelişiminin modellenmesi için çok yönlü bir araç sağlamaktadır.

Özet (Çeviri)

This thesis presents the implementation of a lower-order strain gradient plasticity model to capture size-dependent plastic deformation and nonlocal damage effects. Two methods are employed to calculate the effective plastic strain gradient: the interpolation method, which uses plastic strain values at integration points, and the extrapolation method, which utilizes nodal values of plastic strain. The extrapolation method consistently predicts higher plastic strain gradients, leading to stronger material responses, particularly in cases involving sharp boundaries or material interfaces. However, both methods exhibit similar overall trends in simpler problems. The strain gradient framework is extended to include nonlocal damage effects through a volumetric averaging scheme. The interaction between hardening due to strain gradients and softening from damage is explored in several numerical simulations. Results indicate that increasing the damage length scale results in more diffused damage zones. In problems with sharp cracks, increasing the length scale associated with plasticity accelerated failure due to the intense strain gradients developing at the crack tip. Conversely, in problems with blunt cracks, the same length scale delayed failure by diffusing the localization of plastic deformation. Overall, the framework successfully captures the complex mechanisms governing material failure, depending on both geometry and loading conditions. The incorporation of strain gradient and nonlocal damage effects provides a versatile tool for modeling size-dependent behavior and damage evolution.

Benzer Tezler

  1. Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi

    Başlık çevirisi yok

    VAHİT KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN

  2. Optimal control of physical systems governed by partial differential equations

    Kısmi diferansiyel denklemler tarafından yönetilen fiziksel sistemlerin optimal kontrolü

    SEDA GÖKTEPE KÖRPEOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    MatematikYıldız Teknik Üniversitesi

    Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KÜÇÜK

  3. Finite element analysis of structural problems with functionally graded material using higher order elements

    Yüksek dereceli elemanlar kullanarak fonksiyon kademeli malzemeye sahip yapısal problemlerin sonlu eleman analizleri

    HANAN AL-IMAM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Assist. Prof. Dr. SERKAN BEKİROĞLU

  4. Modeling of polymer matrix composites using VBO model and finite element method formulations

    Polimer matrisli kompozitlerin modellenmesi ve sonlu elemanlar yöntemi formülasyonları

    ALPEREN ACAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGEN ÜMİT ÇOLAK

  5. Numerical implementation and analysis of a porous plasticity model for ductile damage prediction

    Sünek hasar tahmini için gözenekli bir plastisite modelinin sayısal uygulaması ve analizi

    CAN ERDOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA