Numerical implementation of a strain gradient plasticity model coupled with nonlocal damage
Gerinim gradyanı plastisitesi ile birleştirilmiş bir yerel olmayan hasar modelinin sayısal uygulaması
- Tez No: 898276
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- 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
- Talaş kaldırma işleminin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizi
Başlık çevirisi yok
VAHİT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN
- Optimal control of physical systems governed by partial differential equations
Kısmi diferansiyel denklemler tarafından yönetilen fiziksel sistemlerin optimal kontrolü
SEDA GÖKTEPE KÖRPEOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
MatematikYıldız Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KÜÇÜK
- 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
2017
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. SERKAN BEKİROĞLU
- 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
2016
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGEN ÜMİT ÇOLAK
- 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
2021
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA