Dwell fatigue life assessment of dual-phase titanium alloy using polycrystalline plasticity
Çift fazlı titanyum alaşımının bekleme-yorulma ömrünün polikristal plastisitesi kullanılarak değerlendirilmesi
- Tez No: 971015
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNCAY YALÇINKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikroyapı, Microstructure
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, çift fazlı Ti-6Al-4V mikroyapılarının mekanik tepkisi, hıza bağımlı lokal kristal plastisitesi modeli kullanılarak çeşitli yükleme koşulları altında incelenmiştir. Gaz türbin motorlarının soğuk kısımlarında, titanyum alaşımları çevrimsel mekanik yüklere maruz kalmaktadır. Bu malzemeler hizmet ömürlerinin büyük bölümünü beklemeli çevrim (dwell-hold) koşullarında geçirir ve bu durum yorulma ömründe belirgin azalmaya yol açabilir. Bekleme duyarlılığı olarak adlandırılan bu ömür kısalması, başta faz hacim oranları, morfoloji ve koloni yapısı olmak üzere mikroyapısal özellikler tarafından kontrol edilmektedir. Bekleme etkilerini yakalayabilmek amacıyla, β fazı hacim oranı (VF) ve lamel kalınlık oranı (LTR) sistematik olarak değiştirilen temsili hacim elemanları (RVE) oluşturulmuştur. Simülasyonlar, DAMASK çerçevesindeki, fenomenolojik üstel kanunlu bir bünye modeli ve spektral çözücü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Gerinim kontrollü monotonik yüklemeler yapılmış, β fazı hacim oranının ve koloni morfolojisinin makro düzeydeki tepkisi ile lokal gerilme konsantrasyonları üzerindeki etkileri tartışılmıştır. Ardından, gerilme kontrollü konvansiyonel ve beklemeli çevrimsel yükleme simülasyonları yürütülmüştür. Makroskopik gerinim birikimi, histerezis çevrimlerinin evrimi, kayma sistemi etkinliği ile alan değişkenlerinin zamana ve mekâna bağlı dağılımları ayrıntılı şekilde değerlendirilmiştir. Yorulma ömrü tahminleri için Basquin-Coffin-Manson bağıntısı ile Palmgren-Miner hasar kuralını içeren iki adımlı bir yöntem kullanılmış, düşük β fazı içeriğine sahip mikroyapılar için yüksek gerilme genliklerinde belirgin bekleme duyarlılığı elde edilmiştir. Çalışma, Ti-6Al-4V mikroyapılarının beklemeli yorulma ömrünü öngörmeye yönelik kapsamlı bir çerçeve sunarak gaz türbin motoru bileşenleri için mikroyapı temelli yapısal değerlendirme yöntemlerinin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the mechanical response of dual-phase Ti-6Al-4V microstructures is examined under various loading conditions, employing a rate-dependent local crystal plasticity model. In cold sections of gas turbine engines, titanium alloys are subjected to cyclic mechanical loading. These materials usually spend most of their service life under dwell-hold condition, which may lead to significantly reduced fatigue life. Termed dwell sensitivity, this fatigue life reduction is mainly controlled by microstructural features, including phase volume fractions, morphology, and colony structure. To capture dwell effects, representative volume elements (RVEs) with systematically varied β phase volume fractions (VFs) and lamella thickness ratios (LTRs) are generated. Simulations are carried out with a phenomenological power-law constitutive model and a spectral solver in the DAMASK framework. Monotonic strain-controlled simulations are conducted, and effects of β phase VF and colony morphology on the macroscopic response and local stress concentrations are discussed. Stress-controlled loading simulations are carried out under conventional cyclic and dwell cyclic loading conditions. Macroscopic strain accumulation, evolutions of hysteresis loops, slip system activity, and time-dependent and spatial variation of field variables are critically evaluated. A two-step life estimation method involving the Basquin-Coffin-Manson formula and the Palmgren-Miner damage rule is used for conventional and dwell fatigue life calculations, exhibiting strong dwell sensitivity at high loading amplitude for microstructures having low β phase content. This study presents a comprehensive framework to predict the dwell fatigue life of Ti-6Al-4V microstructures, thereby contributing to the development of microstructure-based structural assessment methods for gas turbine engine components.
Benzer Tezler
- Ann-assisted numerical modelling of lifetime estimation for single crystals in turbine blades
Türbin kanatlarinda tek kristallerin ömür tahmini için yapay sinir aği destekli sayisal modellemesi
UTKU KAFTANCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜR ASLAN
- Sosyal hizmet alanında çalışan meslek elemanlarının merhamet yorgunluğu ile aile işlevsellikleri arasındaki ilişkinin incelenmesi: İstanbul örneği
Examining the relationship between compassion fatigue and family functioning among social work professionals: The case of Istanbul
AYLİN YEDEKÇİ DİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Sosyal HizmetÜsküdar ÜniversitesiAile Danışmanlığı Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT AKCANBAŞ
- Şiddetli etkilenmiş diskinetik serebral palsili çocuklarda aile merkezli hedefe yönelik fizyoterapi ve rehabilitasyon uygulamasının vücut işlevleri, aktivite, katılım ve yaşam kalitesi üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of family-centered goal-oriented physiotherapy and rehabilitation on body functions, activity, participation and quality of life in children with severely affected dyskinetic cerebral palsy
EDA BURÇ
Doktora
Türkçe
2025
Fizyoterapi ve RehabilitasyonHacettepe ÜniversitesiFizik Tedavi ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNTAZE KEREM GÜNEL
- Opere meme kanserli kadınlarda aerobik egzersizin fonksiyonel kapasiteye, kognitif duruma, yaşam kalitesine ve kanserle ilişkili biyobelirteçlere etkisi
The effect of aerobic exercise on functional capacity, cognitive status, quality of life and cancer-related biomarkers in women with breast cancer
NAHİDE FİDANCIOĞLU
Doktora
Türkçe
2026
Fizyoterapi ve RehabilitasyonHasan Kalyoncu ÜniversitesiFizyoterapi ve Rehabilitasyon Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ KOCAMAZ
- Sürtünme karıştırma prosesinin otomotivde kullanılan çelik saclara uygulanbilirliğinin araştırılması: deformasyon davranışı, içyapısal ve mekanik özellikler
The investigation on friction stir process applicability of automotive grade steel sheets: deformation behaviour, microstructural and mechanical properties
MÜMÜN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ONUR SARAY