Geri Dön

Ductile failure analysis during backward flow forming processes

Geri yönlü akıtarak sıvama süreçlerinde sünek kırılma analizi

  1. Tez No: 900661
  2. Yazar: HANDE VURAL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Elastoplastik analiz, Metal şekillendirme, Elastoplastic analysis, Metal forming
  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: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Akıtarak sıvama, aynı zamanda boru döndürme olarak da bilinen, ince duvarlı, yüksek hassasiyetli silindirik bileşenler üretmek için kullanılan gelişmiş bir metal şekillendirme işlemidir. Bu işlem, özel olarak tasarlanmış merdaneler ve bir mandrel kullanarak malzemeyi kademeli olarak inceltmeyi içerir ve yüksek boyutsal doğruluk ve yapısal bütünlük sağlar. Bu süreçte yer alan karmaşık gerilme durumları ve önemli plastik deformasyonlar nedeniyle, doğru şekillendirme sınırlarının tahmin edilmesi, üretim sürecini optimize etmek ve kusurlardan kaçınmak için kritik öneme sahiptir. Bu çalışma, IN718 ve Al2024-O malzemelerine odaklanarak, akıtarak sıvama sürecinde şekillendirme sınırlarını ve kırılma yerlerini tahmin etmeyi ve süreç parametrelerinin kırılma üzerindeki etkilerini değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Bu malzemelerin plastik davranışı, çeşitli sertleşme kurallarıyla birlikte von Mises ve Bai-Wierzbicki akma fonksiyonları kullanılarak modellenmiştir. Çalışma, farklı stres durumu değerlerine sahip numuneler üzerinde yapılan çekme testleri ile kalibre edilen, kırılma yerlerini ve şekillendirme sınırlarını tahmin etmede tek ve çok parametreli bağımsız hasar modellerini değerlendirmektedir. Çekme testleri ve akıtarak sıvama süreçleri, sırasıyla adyabatik ısıtma ve yer değiştirme-sıcaklık bağlı sonlu elemanlar simülasyonları kullanılarak ABAQUS/Explicit yazılımında modellenmiştir. Modellerin uygulanması için VUHARD, VUMAT ve VUSDFLD gibi alt programlar kullanılmıştır. Her modelin doğruluğu, çeşitli kalınlık azaltma oranlarındaki deneysel denemelerle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Besleme hızı, devir hızı, azaltma oranı ve eksenel-radial offset gibi kritik süreç parametreleri, hasar üzerindeki etkilerini değerlendirmek için incelenmiştir. Yapılan deneysel verileri geniş kapsamlı sayısal simülasyonlarla birleştirerek, bu araştırma, akıtarak sıvamada sünek kırılma için daha doğru ve verimli tahmin etmede katkıda bulunmakta olup, otomotiv, havacılık ve savunma sanayilerinde üretim uygulamalarını iyileştirme potansiyeli sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Flow forming, also known as tube spinning, is an advanced metal forming process that produces thin-walled, high-precision cylindrical components. This process involves incrementally thinning the material using specially designed rollers and a mandrel, ensuring high dimensional accuracy and structural integrity. Due to the complex stress states and significant plastic deformation, accurate forming limit predictions are crucial to optimize the manufacturing process and avoid defects. This study aims to predict forming limits and fracture locations and assess the effects of process parameters on fracture in the flow forming process, focusing on IN718 and Al2024-O materials. The plastic behavior of these materials is modeled using von Mises and Bai-Wierzbicki yield functions with various hardening rules. The study evaluates single and multi-parameter uncoupled damage models in predicting fracture locations and formability limits, calibrated through tensile tests on specimens with different stress-state values. Tensile tests and flow forming processes are modeled with adiabatic heating and displacement-temperature coupled finite element simulations using ABAQUS/Explicit software, respectively. Subroutines such as VUHARD, VUMAT, and VUSDFLD are used to implement the models. The accuracy of each model is assessed by comparing flow forming simulations with experimental trials at various thickness reduction ratios. Critical process parameters like feed rate, revolution speed, reduction ratio, and axial-radial offset are examined to evaluate their effects on failure. By combining experimental data with extensive numerical simulations, this research enhances the accurate prediction of ductile fracture in flow forming, potentially improving manufacturing practices in the automotive, aerospace, and defense industries.

Benzer Tezler

  1. MAG kaynak yönteminde dış manyetik alanların kaynak dikiş formuna ve ITAB'a etkisi

    The Effect of external magnetic fields an weld bead form and heat affected zone in MAG welding process

    İZZET TÜRKOCAĞI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. SALAHADDİN ANIK

  2. Kolonları çekme kırılması gösteren sünek olmayan betonarme çerçevelerin dış perde duvar ile güçlendirilmesi

    Strengthening non-ductile reinforced concrete frames by columns failure in tension by appending external shear wall

    MUSA HAKAN ARSLAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Deprem MühendisliğiSelçuk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. YAŞAR KALTAKCI

  3. Uçak bakımında hasar analizi uygulamaları

    Failure analysis applications in aircraft maintenance

    ARİF NAİL YÜCEL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Uçak MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ULUDAĞ

  4. Termal analiz yöntemiyle küresel grafitli dökme demirlerin kalitesinin belirlenmesi

    The Definition of the quality of ductile iron with the thermal analysis method

    MEHMET AYPEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERİDUN DİKEÇ

  5. Çeşitli sünek kırılma modellerinin yüksek sıcaklıklardaki davranışlarının incelenmesi

    Investigation of behaviour of severeal ductile fracture models in high temperature

    HAKKI IŞIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATA MUGAN