Application of a lower order strain gradient crystal plasticity model on polycrystalline deformation and nanoscratching analyses
Düşük mertebe bir gerinim gradyanı kristal plastisite modelinin çok taneli deformasyon ve nanoçizme analizlerinde uygulanması
- Tez No: 900654
- 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: 155
Özet
Gerinim gradyanı kristal plastisite çerçeveleri, kristal malzemelerin mekanik davranışlarını, özellikle de farklı uzunluk ölçeklerinde nasıl deforme ettiklerini tanımlamak için kullanılan teorik ve hesaplamalı modellerdir. Bu çerçeveler, gerinimdeki uzamsal değişimler olan gerinim gradyanlarının etkilerini klasik kristal plastisite teorisine dahil eder. Bu yaklaşım, mikro yapılar ve nano yapılar gibi küçük ölçeklerdeki malzemelerde gözlemlenen boyuta bağlı davranışı yakalamak için gereklidir. Malzemedeki gerilme gradyanları arttıkça, deformasyonun uyumluluğunu korumak için geometrik olarak gerekli dislokasyonlar yaratılır ve bu da malzemenin sertleşmesine yol açar. Gerinim gradyanı teorileri düşük ve yüksek dereceli olarak kategorize edilir; bunlardan ilki daha basit bir matematiksel formülasyona ve sınır koşullarına sahipken, ikincisi daha yüksek dereceli gerilme terimleri, modelde ek serbestlik dereceleri ve artan hesaplama karmaşıklığı içerir. Bu tezde, düşük dereceli bir gerilme gradyanı kristal plastisite çerçevesi, ticari sonlu elemanlar yöntemi çözücü yazılımı ABAQUS üzerinde bir kullanıcı malzeme alt programı olarak uygulanmıştır. Uygulama adımları, uygulamadaki zorlukları özetleyerek birden fazla eleman türü için ayrıntılı olarak ortaya konmuştur. Bu tezde uygulanan gerinim gradyan modeli, yüksek derecede anizotropik eklemeli imalatla üretilmiş malzemeler, kalınlıklarıyla karşılaştırılabilir tane boyutlarına sahip ince numuneler ve malzemenin aşınma, sürtünme ve çizilme sertliği özelliklerini ölçen nanoçizme testleri gibi mühendislik problemlerinde gözlemlenen boyut etkilerini araştırmak için kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Strain gradient crystal plasticity frameworks are theoretical and computational models used to describe the mechanical behavior of crystalline materials, particularly how they deform at different length scales. These frameworks incorporate the effects of strain gradients, which are spatial variations in strain, into the conventional crystal plasticity theory. This approach is essential for capturing the size-dependent behavior observed in materials at small scales, such as in microstructures and nanostructures. As the strain gradients in the material increase, geometrically necessary dislocations are to maintain the compatibility of the deformation, leading the material to harden further. Strain gradient theories are categorized as lower and higher order, where the former has a simpler mathematical formulation and boundary conditions, and the latter involves higher order stress terms, additional degrees of freedom in the model, and increased computational complexity. In this thesis, a lower order strain gradient crystal plasticity framework is implemented as a user material subroutine in the commercial finite element method solver software ABAQUS. The implementation steps are laid out in detail for multiple element types, outlining the challenges in the implementation. The strain gradient model implemented in this thesis is used to research size effects observed in engineering problems such as highly anisotropic additively manufactured materials, thin specimens with grain sizes comparable to their thicknesses, and nanoscratch tests that measure the wear, friction, and scratch hardness qualities of the material.
Benzer Tezler
- Katodik ark elektron metal iyon işlemi ile Ni–Ti sisteminde difüzyona bağlı faz oluşumlarının incelenmesi
Investigation of diffusion phase formations in Ni–Ti system via cathodic arc electron metal ion treatment
NAGİHAN SEZGİN
Doktora
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Polivinil asetat kökenli termoplastik yapıştırıcıların radyasyonla çapraz bağlanarak iyileştirilmesi
Başlık çevirisi yok
M.KUDRET ARSEVEN
Doktora
Türkçe
1998
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ NEZİHİ BİLGE
- Bir ve iki boyutlu mikro yapıların yüksek mertebeden elastisite teorileri ile statik ve dinamik analizleri
Static and dynamic analyses of one- and two-dimensional microstructures based on higher-order elasticity theories
BEKİR AKGÖZ
Doktora
Türkçe
2016
İnşaat MühendisliğiAkdeniz Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER CİVALEK