Ductile-brittle fracture of amorphous glassy polymers
Amorf camsı polimerlerin sünek-gevrek kırılması
- Tez No: 899630
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ DAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amorf camsı polimerler, mikroelektronik, tıbbi cihazlar ve havacılık gibi sanayi alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Tasarımları ve kullanımları, dolanma yoğunluğu, sıcaklık ve yükleme hızı gibi faktörlere bağlı olarak sünekten gevreğe değişebilen kırılma tepkileri nedeniyle önemli hale gelmiştir. Sünek tepkiler, hacim koruyucu inelastik deformasyonlar sergileyen yaygın kesme bölgeleriyle, gevrek tepkiler ise mikro boşluklarla ayrılmış fibril köprülerden oluşan küçük çatlak benzeri kusurlarla ortaya çıkar. Bu durum, boşluk oluşumunun çekirdeklenme ve yayılma adımlarını içerdiğini gösterir. Bu tez, kesme akması ve çatlama olgusunun evrim denklemleriyle tanımlanmasına odaklanmaktadır. Ayrıca, sünek ve gevrek kırılmayı aynı anda ele almayı sağlayan bir çatlak faz alanı yaklaşımı ile kırılma modellemesi genişletilmiştir. Bu yaklaşım, hem kritik plastik deformasyonu hem de boşluk hacim fraksiyonunu içeren yeni bir hasar kriterine dayanmaktadır ve mevcut modellere kıyasla daha fiziksel temelli olduğu iddia edilmektedir. Ayrıca, amorf camsı polimerler için önerilen bu hasar kriterine dayalı bir termomekanik-kırılma modeli sunularak sünek ve gevrek kırılma aynı anda ele alınabilmektedir.Kesme akması, çatlama ve boşluk hacmi fraksiyonu için türetilen yapısal formüller, yerel ve iletken bileşenlerin yitim eşitsizliğiyle başlar. Modelin mekanik denklemleri, çatlak faz alanı ve sıcaklık evrim denklemiyle birleştirilmiş ve çalışmanın temel odak noktalarından biri olan genel termal problem ele alınmıştır. Modelin performansı, yerel ve genel Newton tipi güncelleme algoritmalarıyla değerlendirilmiş, homojen ve heterojen testlerden elde edilen deneysel verilere dayanarak test edilmiştir. Bulgular, sıcaklığın kırılma türü üzerindeki önemli etkisi ile yükleme hızı ve katıdaki yayılabilir ısı nedeniyle sıcaklık değişimi arasındaki etkileşimi ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Amorphous glassy polymers are extensively used in industrial sectors like microelectronics, medical devices, and aerospace. Their design and application have become crucial due to their varying fracture responses, which can range from ductile to brittle depending on factors such as entanglement density, temperature, and loading rate. Ductile responses are driven by diffuse shear zones exhibiting volume-preserving inelastic deformations, while brittle responses are manifested by small crack-like defects with fibrillar bridges separated by micro-voids, indicating void formation through nucleation and propagation. This thesis focuses on describing shear yielding and crazing phenomena through evolution equations. It also extends the modeling of fracture using a crack phase-field approach, allowing for the simultaneous consideration of ductile and brittle failure. This approach is based on a novel failure criterion that features both a critical amount of plastic strain and void volume fraction, making it more physically grounded than current models. Additionally, a coupled thermo-mechano-fracture model for amorphous glassy polymers is introduced, enabling simultaneous treatment of ductile and brittle fracture. Constitutive formulations for shear yielding, crazing, and void volume fraction are derived, starting with the local and conductive components of the dissipation inequality. The model's governing equations integrate mechanics with the crack phase-field and temperature evolution, addressing the global thermal problem—a key focus of this research. The model's performance is evaluated using local and global Newton-type update algorithms, tested against experimental data from homogeneous and inhomogeneous tests, revealing significant temperature dependency on failure type and interaction between loading rate and temperature due to dissipative heating.
Benzer Tezler
- Comparative analyses of artificial kidney membranes and influences of in vivo utilization on their properties of the materials and hemodialysis treatment
Yapay böbrek membranlarının ve in vivo kullanımlarının hemodiyaliz tedavisi ve performansları üzerindeki tesirlerinin mukayeseli analizleri
BURUK ARMAĞAN KONDUK
Doktora
İngilizce
2002
Tıbbi BiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. HİKMET ÜÇIŞIK
- P91 çeliğinin sürünme ve kırılma özelliklerinin small punch testiyle belirlenmesi
Determination of creep and fracture properties of P91 steel by small punch testing
BETÜL GÜLÇİMEN
Doktora
Türkçe
2013
Mühendislik BilimleriUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ DURMUŞ
- Phase field fracture modeling of fatigue crack growth and ductile damage
Yorulma çatlak büyümesi ve sünek hasarın faz alan kırılma metodu ile modellenmesi
SARIM WASEEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. TUNCAY YALÇINKAYA
- The mechanism of brittle fracture in CN3MN grade superaustenitic stainless steel
CN3MN süperöstenitli paslanmaz çeliklerde gevrek kırılma mekanizmaları
MERTCAN BAŞKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUNUS EREN KALAY
- Çatlak durdurma tekniklerinin sünek malzemelerin kırılma davranışına etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the effect of crack-arrest techniques on the fracture behavior of ducti̇le materials
FIRAT ÇINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiTarsus ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET EKER