Düşük Hızlı Çarpma Yükleri Altında Fonksiyonel Kademelendirilmiş Dairesel Plakaların Mekanik Davranışlarının İncelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Murat Aydın
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Recep GÜNEŞ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Genel olarak malzemeler tek biçimlidirler, kendi içlerinde malzeme özelliği olarak değişim göstermezler. Buna karşın bir tarafının özellikleri diğer tarafınınkinden farklı olan ve bu farklı bölgeler arasında fonksiyonel bir geçişin olduğu malzemeler fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler (Functionally Graded Materials = FGMs) olarak adlandırılır. Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler, seramik-metal bağlantıların ara yüzeylerinde termo-mekanik uyumsuzlukların azaltıldığı en uygun yapılardır ve böylece yüksek sıcaklık ortamlarında çalışan yapılarda oluşan artık gerilmeleri de azaltabilirler. Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemelerin uygulama alanları uzay, nükleer ve otomobil endüstrileri gibi oldukça özellikli yerlerdir. Bu nedenle fonksiyonel kademelendirilmiş malzemelerin mekanik özelliklerinin ve malzeme karakterizasyonunun belirlenmesi oldukça önem taşımaktadır. Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler zor çalışma şartlarına sahip darbeli ortamlarda veya balistik amaçlı olarak da kullanılabilirler. Bu nedenle bu malzemelerin darbe dayanımlarının da belirlenmesi oldukça önemlidir.Bu tez çalışmasında, fonksiyonel kademelendirilmiş dairesel plakaların düşük hızlı darbe davranışları sayısal ve deneysel olarak incelendi. Yapılan sayısal analizler bir sonlu elamanlar paket programı olan LS-DYNA ile gerçekleştirildi. Analizler farklı katman sayısı, malzeme kompozisyonu, vurucu hızları ve farklı plaka çapları (R/h) için tekrarlandı. Fonksiyonel kademelendirilmiş dairesel plaka kenarlarından ankastre bağlanmış ve seramik zengin yüzeyden merkezi çarpmaya maruz bırakılmıştır. Kompozisyonu kalınlık boyunca değişen dairesel plaka, seramik (SiC) ve metal (Al) fazlardan oluşmuştur. Seramik ve metal katmanlar arasında kalan fonksiyonel kademelendirilmiş bölgenin mekanik özelliklerinin plaka kalınlığı boyunca sürekli olarak bileşenlerin hacimsel oranlarındaki değişime bağlı olarak bir üstel kanuna göre değiştiği varsayılmıştır. Kademelendirilmiş bölgedeki lokal malzeme özelliklerinin hesaplanmasında mikromekanik model olarak Mori-Tanaka şeması kullanıldı. Elasto-plastik analizler için iki farklı bileşene sahip yapılarda bileşenlerin tek eksenli gerilme-şekil değiştirme değerlerini kullanarak kompozit malzemenin gerilme şekil değiştirme eğrisini veren TTO (Tamura-Tomota-Ozowa) model kullanıldı.Deneysel çalışmada kullanılan fonksiyonel kademelendirilmiş dairesel plakalar Erciyes Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Kompozit Malzemeler Laboratuarında katmanlama yöntemi (powder stacking-hot pressing) ile beş farklı malzeme kompozisyonu için (n=0.1, n=0.5, n=1, n=5 ve n=10 ) üretildi. Numunelerin üretimi için seramik faz olarak 50 mikron boyutlarında Silisyum Karbür, metal faz olarakta 10 mikron boyutlarında Alüminyum tozlar kullanıldı. Üretilen numunelerin düşük hızlı çarpma testleri ise Mekanik Laboratuarında bulunan CEAST marka düşük hızlı darbe test cihazında farklı malzeme kompozisyonları için üç farklı hızda (v=1, 1.5 ve 2 m/s) gerçekleştirildi. Elde edilen deneysel ve sayısal veriler mukayese edilerek sayısal model iyileştirilmeye çalışıldı.Anahtar Kelimeler: Fonksiyonel kademelendirilmiş malzemeler (FGM); Düşük hızlı darbe, Elasto-plastik analiz, Sonlu elemanlar metodu.