Tez Arşivi

Hakkımızda

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Boğaziçi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Anabilim Dalı

Transformation induced crack closure and fatigue life analysis of shape memory alloys using finite elements

Şekil hafızalı alaşımlarda faz dönüşümü ve yorulma çatlağı ilerlemesi ilişkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 255861 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Fatigue crack propagation behavior of shape memory alloys is investigated using finite elements. Fatigue crack growth rate is numerically determined in terms of effective stress intensity factor range and maximum stress intensity factor. Finite element model of crack closure used is similar to that used by Kibey et al. [68] on plasticity induced crack closure in elastic-plastic materials with hardening. Before studying fatigue crack growth, fracture behavior of the material (such as size of phase transformationzone in cracked specimen, J-integral, stress intensity factor, etc.) is discussed. Stress distribution in transformation zone around the crack tip is solved analytically using HRR singularity field. A correlation between J-integral and stress intensity factor is checked.No plastic strain accumulation during cyclic loading is allowed in the material model used for the superelastic alloy, therefore the phase transformation is considered to be the only mechanism triggering crack closure. A detailed analysis is made to see effects of load ratio, initial crack length and crack propagation history on elastic and transformation strain energies during crack propagation. To estimate the fatigue life of a typical shape memory alloy, stress intensity factor in terms of final crack length andapplied load is estimated by using an empirical formulation. Results obtained from this method are compared to analytical results in literature. Finally, service life of the material is calculated regarding all aspects of its fatigue behavior.

Summary:

Sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak, şekil hafızalı alaşımların yorulma çatlağı ilerleme davranışı incelenmiştir. Etkin gerilim şiddet çarpan aralığı ve azami gerilim şiddet çarpanı ile doğru orantılı çatlak ilerleme hızı sayısal olarak belirlenmiştir. Kullanılan sonlu eleman modeli; Kibey ve diğerleri [68] tarafından, gerinim sertleşmesiyaşayan malzemelerde görülen plastisiteye bağlı çatlak kapanması ile ilgili analizlerde kullanılan modelle benzeştirilmiştir. Yorulma çatlak ilerlemesi ile ilgili çalışmalardan önce, malzemenin kırılma mekaniği ( çatlaklı numunelerde faz dönüşüm bölgesinin büyüklüğü, J-integrali, gerilim şiddet çarpanı, vb. ) incelenmiştir. HRR tekil alan çözümü kullanılarak, çatlak çevresindeki gerilim dağılımı analitik olarak çözülmüştür. J-integrali ile gerilim şiddet çarpanı arasında bir bağıntı olup olmadığı sınanmıştır.Kullanılan ticari yazılım ile tümleşik süperelastik malzeme modelinde, çevrimsel yükleme esnasında görülen kalıcı gerinim birikimi tanımlanmamıştır; bu yüzden çatlak kapanma sadece faz değişimi olgusu tarafından tetiklenmektedir. Çatlak ilerlemesi sırasında; gerilim oranını, çatlağın ilk oluştuğu noktanın yeri ve ilerleme hikayesinin enerji düzeylerine etkisi detaylı bir biçimde analiz edilmiştir. Tipik bir şekil hafızalı alaşımın yorulma ömrünü tahmin edebilmek için sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak çatlak uzunluğuna ve uygulanan yüke bağlı bir gerilim şiddeti çarpanı hesaplanmaya çalışılmıştır. Bulunan sonuçlar literatürdeki analitik çözümler ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın sonunda, malzemenin yorulma ile ilgili tüm davranışları göz önünde bulundurularak hizmet ömrü saptanmıştır.