Finite element modeling of machining particle reinforced aluminum metal matrix composites
Partikül takviyeli alüminyum metal matris kompozit malzemelerin talaşlı işlenmesinin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi
- Tez No: 540313
- Danışmanlar: PROF. DR. SADIK ENGİN KILIÇ, DR. ÖĞR. ÜYESİ Samad Nadimi Bavil Oliaei
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Atılım Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metal matris kompozitleri (MMC'ler) otomotiv, havacılık ve nükleer santraller gibi birçok teknik alanda önemli malzemeler haline gelmiştir. Bu uygulamaların çoğunda, nihai ürünün istenen özelliklerine ulaşmak için talaşlı işleme süreçleri gereklidir. Bu nedenle, MMC'lerin talaşlı işlemesini incelemek ve işleme operasyonları sırasında davranışlarını anlamak için süreç modellerini geliştirmek önemlidir. Proses modellerine dayanarak, belirli MMC'lerin kesme koşullarını optimize ederek talaşlı işleme kalitesi ve maliyeti iyileştirilebilir. Bu hedefe doğru bir adım olarak, partikül takviyeli alüminyum metal matris kompozitlerinin (p-Al MMC'ler) talaşlı işlenmesini incelemek için sonlu eleman modellemesi (FEM) kullanılır. Seçilen matris malzemesi,% 20'lik bir hacim fraksiyonu ile 20 μm çapa sahip silikon karbür (SiC) parçacıkları ile güçlendirililmiş alüminyum alaşımı A359'dur. P-Al-MMC'nin ortogonal kesimi üç farklı yaklaşımla incelenmiştir. Birinci yaklaşımda, eşdeğer bir homojen malzeme modeli (EHM) uygulanmaya çalışılırken, ikinci ve üçüncü yaklaşımlarda p-AlMMC, iki fazlı bir heterojen malzeme olarak modellenmiştir. İkinci ve üçüncü yaklaşımlar sırasıyla donatı parçacıklarının periyodik karesi ve periyodik altıgen dağılımlarına dayanmaktadır. Matris / kesici takım, matris / takviye ve takviye/kesme aleti arasındaki etkileşim göz önüne alınmıştır. FE simülasyonlarının sonuçları literatürdeki deneysel veriler ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, yüksek gerilme oranı testleri kullanılarak kalibre edilen EHM modellerinin kesme kuvvetlerinde iyi tahminler veremeyebileceğini ve talaşlı işleme simülasyonları için yeniden kalibre edilmesi gerektiğini ortaya çıkarmıştır. Sonuçlar ayrıca, p-MMC'lerin heterojen bir materyal olarak modellenmesiyle, kesme kuvveti tahminlerinin doğruluğunun önemli ölçüde geliştirilebileceğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Metal matrix composites (MMCs) have become key materials in many technical fields, including automotive, aerospace and nuclear power plants. In most of these applications, machining processes are required to achieve the desired characteristics of the final product. Therefore, it is important to study the machining of MMCs and develop process models to understand their behavior during machining operations. Based on process models, machining quality and cost can be improved by optimizing the cutting conditions for specific MMCs. As a step towards this goal, finite element modeling (FEM) is used to study the machining of particulate aluminum metal matrix composites (p-Al-MMCs). The selected matrix material was aluminum alloy A359 reinforced with silicon carbide (SiC) particles having a diameter of 20 μm with a volume fraction of 20%. Orthogonal cutting of p-Al-MMC has been studied by three different approaches. In the first approach attempt has been made to implement an equivalent homogeneous material model (EHM), while in the second and third approaches p-Al-MMC is modeled as a two-phase heterogeneous material. The second and third approaches rely on periodic square and periodic hexagonal distributions of reinforcement particles, respectively. The interaction between matrix/cutting tool, matrix/reinforcement and reinforcement/ cutting tool has been considered. The results of FE simulations are compared with the experimental data available in the literature. The results revealed that, EHM models calibrated using high strain rate tests may not be able to give good predictions of cutting forces and they should be re-calibrated for machining simulations. The results also revealed that, by modeling p-MMCs as a heterogeneous material the accuracy of cutting force predictions can be improved significantly.
Benzer Tezler
- Balistik çarpmaya maruz kalan seramik ve kompozit yapıların sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellenmesi ve tasarım eniyilemesi
Finite element modeling and design optimization of ceramic and composite structures under ballistic impact
DENİZ ÇELİKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDEM ACAR
- Predictive modeling and multi-objective optimization of machining-induced residual stresses: İnvestigation of machining parameter effects
Talaşlı imalat ile oluşan kalıntı gerilimlerin tahminsel modellemesi ve çok hedefli optimizasyonu: İşleme parametrelerinin etkisinin incelenmesi
DURUL ULUTAN
Doktora
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiRutgers, The State Unıversıty Of New Jersey-New Brunswıck CampusEndüstri ve Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL ÖZEL
- Fraktal geometri ve hidrolik pürüzlülük
The Fractal geometry and the hydraulic roughness
SAİT ALANSATAN
- Ti-5553 alaşımın talaşlı imalat sürecinin ve yüzey bütünlüğünün deneysel ve sonlu elemanlar yöntemiyle analizi
Finite element modeling and experimental analysis of metal cutting process and surface integrity of Ti-5553 alloy
MELİH ÖZKÜTÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF KAYNAK
- Hidrolik tahrikli preste kapalı kalıpta sıcak dövme prosesinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi testi ve analizi
Finite element modeling test and analysis of closed die hot forging process in hydraulic driven press
UTKU BİÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT ERDEM İMRAK