Numerical analysis of grain size and orientation effects in microscale compression with crystal plasticity
Tane boyutu ve yönünün mikro ölçekli basma üzerindeki etkilerinin kristal plastisite ile sayisal analizi
- Tez No: 994497
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK DARENDELİLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, çok kristalli bakırın tek eksenli basma altında tane ölçeğindeki şekil değiştirme davranışını, sistematik bir kristal plastisite sonlu elemanlar yöntemi ile incelemiştir. Çalışma, mikroyapı parametrelerinin; tane boyutu, tane yönü ve bunların birleşik etkileşimlerinin, makroskopik mekanik davranışı nasıl etkilediğini nicel olarak ortaya koymuştur. Farklı tane sayıları ve yönlerine sahip çok kristalli modeller oluşturulmuş ve deformasyon üzerindeki etkileri incelenmiştir. İlk olarak, uygun ağ ve temsili hacim elemanı boyutlarını belirlemek amacıyla yakınsama çalışmaları yürütülmüştür. Tek kristal analizleri, mekanik davranışın ve pekleşme karakteristiklerinin esas olarak Euler açıları tarafından belirlendiğini göstermiştir. Çok kristalli benzetimler, Hall–Petch tipi tane-boyutu dayanım artışını ortaya koymuş ve tanelerarası kısıtlamanın, tek kristallere kıyasla akma gerilmesini artırdığını teyit etmiştir. Tüm tanelerde kontrollü yön değişiminin uygulandığı ve yönelim değişimlerinin yalnızca merkezdeki tanelerle sınırlandırıldığı çok kristalli analizler, tane boyutu küçüldükçe yön etkilerinin azaldığını göstermiştir. Sonuçlar, çok kristalli bakırın makroskopik davranışının, kristalografik yönelimler ile tanelerarası uyumluluğun birleşik etkilerinden kaynaklandığını ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, kristal plastisite sonlu elemanlar yönteminin, yüzey merkezli kübik yapılı metallerde tane boyutu, tane yönelimi ve bunların birleşik etkilerini öngörebildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the grain-scale deformation behavior of polycrystalline copper under uniaxial compression through a systematic crystal plasticity finite element method (CPFEM). The study aims to quantify how microstructural parameters; grain size, grain orientation, and their coupled interactions govern the macroscopic mechanical response. Representative polycrystalline models are generated with varying grain numbers and orientations to examine their effects on deformation. First, convergence studies are carried out to determine the appropriate mesh and representative volume element sizes. Single-crystal analyses demonstrate that mechanical response and hardening characteristics are primarily dictated by Euler angles. Polycrystalline simulations revealed Hall–Petch-type grain-size strengthening and confirmed that intergranular constraint increases flow stress relative to single crystals. Analyses for polycrystals, introducing controlled orientation variation in all grains and changes restricted to central grain orientations, show that orientation effects diminish with decreasing grain size. The results demonstrate that the macroscopic response of polycrystalline copper arises from the combined effects crystallographic orientations and intergranular compatibility. It is observed CPFEM is capable of predicting the effects of grain size, grain orientation, and their coupling in face-centered cubic (FCC) metals.
Benzer Tezler
- Helikopter rotor pali dinamik yüklemesi altında yorulma çatlak analizi
Başlık çevirisi yok
TAMER İLHAN
- Investigation of a collapsed geosynthetic-reinforced gabion wall from a geotechnical and forensic engineering perspective
Göçen bir geosentetik donatılı gabion duvarın geoteknik ve adli mühendislik perspektifinden incelenmesi
FAHRETTİN BOYACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET RİFAT KAHYAOĞLU
DR. GÖKHAN İMANÇLI
- Çok birimli bir binanın doğal havalandırma davranışının sayısal analizi
Numerical analysis of natural ventilation in multi-unit building
OSMAN AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
- Çok amaçlı karar vermede yeni bir yöntem ve uygulaması
Application working on trade banking of a new multiple objective decision making method
A.COŞKUN DÜNDAR
Doktora
Türkçe
1995
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. RAMAZAN EVREN
- Analysis of microforming: Micromechanical and numerical aspects
Mikroşekillendirme analizi: Mikromekanik ve sayısal yönleri
EMRAH DEMİRCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine MühendisliğiAtılım ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. ERMAN TEKKAYA
ÖĞR. GÖR. CELAL SOYARSLAN