Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerden yapılmış termal bariyer kaplamalarındaki kenar çatlaklarının süreksiz rejimde sonlu elemanlar metodu ile incelenmesi
Finite element analysis of edge cracks in the thermal barrier coating's made of functionally gradient materials in transient regime
- Tez No: 153040
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. BORA YILDIRIM, Y.DOÇ.DR. SERKAN DAĞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Termal bariyer kaplamaları, Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler, gerilim şiddet çarpanı, sonlu elemanlar metodu, zenginleştirilmiş sonlu elemanlar, süreksiz rejimde ısıl analiz ıı, Thermal barrier coatings, Functionally gradient materials, Finite elements, crack, stress intensity factor, enriched finite elements, transient thermal analysis. IV
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Termal bariyer kaplamaları malzemenin çalışma sıcaklığını yükselterek sistemin verimini arttırmak amacı ile kullanılır. Genelde metal alt tabakanın üzerine homojen seramik kaplama şeklinde uygulanmaktadır. Bu tür kaplamalarda çalışma esnasında görülen en önemli problem, metal alt tabaka ile seramik kaplamanın termal genleşme sabitlerinin farklı olması nedeniyle ortaya çıkan çatlaklar ve metal/seramik ara yüzündeki ayrılmalardır. Sözkonusu çatlakları ve ayrılmaları önlemek için fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerden yapılmış kaplamalar geliştirilmiştir. Bu tür kaplamalarda malzeme özellikleri kaplama kalınlığı boyunca fonksiyonel olarak değiştirilmekte ve bu sayede kaplama ile alt tabaka arasındaki uyumsuzluk ve termal gerilmeler dolayısıyla arayüzde çatlak oluşma ihtimali en düşük dereceye indirilebilmektedir. Bu tür fonksiyonel derecelendirilmiş ve konvensiyonel kaplamalarda çok sık görülen diğer bir problem de üretim veya çalışma sırasında kaplamanın üst yüzeyinde oluşan kenar çatlaklarıdır. Bu tür çatlaklar özellikle soğuma sırasında ilerlemekte, kaplamanın işlevini yapmasını engellemekte ve hatta dökülmesine neden olmaktadır. Bu çalışmada yüksek çalışma sıcaklığındaki uçak türbinlerinin ana malzemesi olan titanyum alaşımı Tİ-6A1-4V alt tabakası üzerine kaplanmış Zr02/Ti-6A1-4V den oluşan ve üst yüzeyinde bir kenar çatlağı içeren fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış; farklı kaplama tipleri için, soğuma sırasında süreksiz rejimde özel olarak geliştirilmiş sonlu elemanlar metodu kullanılarak gerilim şiddet çarpanları hesaplanmıştır. Bulunan çarpanlar karşılaştırılarak yorumlanmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Thermal Barrier Coatings are used for rising system efficiency by increasing working temperature. Generally they are applied as homogeneous ceramic coatings over metal substrate. The most important problem in that kind of coatings is separations at interface of the metal/ceramic and cracks during operation because of the thermal expansion constant difference between metal substrate and ceramic coating. To prevent these cracks and separations“Functionally Gradient Materials”coatings are improved. In these coatings the material characteristics are changing functionally through the coatings thickness. Consequently, mismatch and thermal stress between coating and substrate and so possibility of occurance crack at interface of substrate/coating can be minimized. Another problem that appears frequently in this kind of functionally gradient and conventional coatings is edge crackings at upper surface of coatings during production or operation. That kind of cracks are growing up especially while getting cooller and this situation causes to ruin the function of thermal barrier coatings and even may cause of the spallation the coating. In this study, stress intensity factors for an edge crack on Zr02/Ti-6A1-4V. FGM coatings of Tİ-6A1-4V substrates are calculated in transient regime during cool down from operating temperature. Special finite elements developed for traded materials are used.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel derecelendirilmiş bir plağın analizi
Analysis of functionally graded plates
OZAN ÖZARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiAna Bilim Dalı (disiplinlerarası)
Y.DOÇ.DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Radyal sıcaklık dağılımı etkisinde bulunan, fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış içi dolu bir silindirde ısıl gerilme analizi
Thermal stress analysis for a functionally graded solid cylinder under the effect of a radially varying temperature distribution
SERRA TOPAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MÜFİT GÜLGEÇ
- Fatigue crack growth analysis models for functionally graded materials
Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemeler için yorulma çatlağı ilerlemesi analiz modelleri
BARIŞ SABUNCUOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
Y.DOÇ.DR. SERKAN DAĞ
- Crack initiaition in statically loaded functionally graded materials
Özellikleri fonksiyonel olarak değerlendirilmiş malzemelerde statik yük altında çatlak ilerlemesi
HAKAN ÇAPUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ
PROF. DR. ÖKTEM VARDAR
- Comparison of crack initiation critaria in functionally graded materials under mixed mode loading
Özellikleri fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemelerde, karışık tip yükleme altında çatlak ilerleme kriterlerinin karşılaştırılması
ÇİĞDEM SÜRÜCÜOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNAY ANLAŞ