Hide/Show Apps

Kauçuk türü Malzemeler için İnelastik Yırtılma ve Kavitasyon modeli Geliştirilmesi

Kauçuk türü malzemeler esnek mekanik davranışları ve üstün enerji sönümleme özelliklerinedeniyle otomotiv, havacılık ve inşaat sektöründe yaygın kullanıma sahiptir. Kauçuğuninelastik davranışı ve kompleks deformasyonlar altındaki dayanım ve yırtılma özelliklerininkuramsal ve sayısal olarak modellenmesi, bu malzemenin tasarım aşamasında kritik biröneme sahiptir. Bu bağlamda mevcut kuramlar henüz kalitatif ve kantitatif kesinlikte sonuçvermemektedir Bu durum kauçuk türü malzemelerin dayanım ve yırtılma özelliklerini kuramsalaçıdan ele alan çalışmaları cazip kılmaktadır.Bu projenin amacı, kauçuk türü malzemelerin farklı hızlarda ve değişken yükleme koşullarıaltında kırılma kriterlerinin kuramsal olarak modellenmesini ve geliştirilen kuramlar için sonluelemanlar yöntemi (SEY) ile uyumlu sayısal algoritmaların geliştirilmesini içermektedir. Bukapsamda, kauçuğun kopması, gradyan hasar mekaniği kuramı sayılabilecek olan yaygınalan çatlama teorisiyle modellenecektir. Bu kuram malzememin intak durumdan kırılmadurumuna geçişini faz dönüşümü olarak ele almaktadır. Yaygın alan çatlama teorisini kauçukiçin uyarlanması için deneylerle tespit edilmiş yırtılma zarfları ile uyumlu kırılma/kopma kriterigeliştirilecek ve yaygın alan çatlama teorisinin içine bünye denklemi şeklinde yerleştirilecektir.İlk aşamada malzemenin yarı-durağan yüklemeler altındaki yırtılması modellenecek ve iki veüç boyutlu örnek problemlerle doğrulanacaktır. İkinci aşamada bu teori viskoelastik özelliklerde dikkate alınarak geliştirilecektir. Geliştirilen modeller basit çekme, iki eksenli gerilim vehidrostatik çekme gerilmeleri altındaki farklı kopma karakteristikleri altında doğrulanacaktır.Bugüne kadar, fiziksel, mikromekanik ilkelerine dayalı, üç boyutlu, inelastik deformasyonkoşullarında çatlama başlangıcını ve ilerleyişini modelleyen yaygın alan çatlama teorisinedayalı bir kuram geliştirilmemiştir. Üçüncü aşamada, kauçuk türü malzemelerin hidrostatikyükler altında gösterdiği kavitasyon türü kararsızlıklar ele alınacaktır. Çok ölçekli, temsiliküresel boşluk içeren küresel bir temsili hacim elemanı öncelikle sayısal homojenizasyonyöntemleri ile modellenecek ve porozite etkisini içeren sıkıştırılabilir kauçuk bünye denklemielde edilecektir. Daha sonra, bu model sürekli ortamlar mekaniği ve hasar mekaniği ilkelerinebağlı kalınarak geliştirilecek ve kavitasyon başlangıcı ve büyümesi modellenecektir.Geliştirilen kuramlar için, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak sayısal algoritmalargeliştirilecek ve gerçekleştirilecek benzetimler yardımıyla doğrulama çalışmaları yapılacaktır.Bu kapsamda geliştirilecek sayısal algoritmalar, problem-spesifik çoklu-fizik çözücü açıkkaynak kodlu sonlu elemanlar programlarına entegre edilecektir.Proje kapsamında geliştirilen kuramsal ve sayısal yöntem, kauçuk türü malzemelerintasarımında, özellikle ömür tayini çalışmalarında önemli katkılar sunmaktadır. Deneylerledesteklenen ve idealize edilmiş geometriler için elde edilen analitik yöntemlerle yapılanmühendislik tasarımı günümüzde yerini daha kesin sonuçlar veren bilgisayar destekli,hesaplamalı mekanik ilkelerine dayalı tasarıma bırakmaktadır. Bilgisayar destekli tasarımürün tasarım aşamasından üretim aşamasına geçiş sürecini ciddi anlamda kısaltmakta veürünün kullanım koşulları altında en iyileştirilmesini sağlamaktadır. SEY sayısal bir yöntemolarak ortaya çıktığı son yarım yüzyılda milyarlarca dolarlık bir yazılım sektörünedönüşmüştür. SEY ile uyumlu kuramların ve bu kuramlardan cebirsel denklemlerinin sayısalçözümlerine yönelik algoritmalarının geliştirilmesi gerek akademik anlamda gereksemühendislik uygulamaları açısından üzerinde yoğun çalışılan bir alandır. AR-GE endüstrisi,ürün geliştirme sürecinde kullanılan farklı malzemelerin dayanım özelliklerini yüksek kesinlikteöngörebilen yaklaşımlar talep etmektedir. Bu bağlamda proje kapsamında elde edilecekçıktıların önemli bir açığı kapatması hedeflenmektedir.