Data-driven approach for rubberlike materials
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mikro ve Nanoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MURAT ENİS TÜFEKÇİOĞLU
Danışman: Hüsnü Dal
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kauçuk benzeri malzemeler, yapıları gereği yükleme sırasında çok yüksek gerilimlere maruz kalabilir ve doğrusal olmayan davranışlar sergileyebilir. Maruz kaldıkları yükü kaldırdıktan sonra, genellikle deformasyon öncesi şekillerine geri dönebilirler, bir anlamda deformasyonları sırasında enerji kaybı olmaz. Bu özelliklerinden dolayı kauçuk benzeri malzemeler hiperelastik malzemeler olarak modellenebilir. Kauçuk ile uğraşan birçok kişinin modelleme yaklaşımı, literatürde kauçuk için geliştirilmiş uygun serbest enerji/gerinim enerjisi fonksiyonlarından birini seçmektir. Seçilen modelin malzeme parametre değerleri, malzeme testlerine en iyi uyumu veren parametre setlerinden belirlenir. Bazen en uygun modeli bulmak için birkaç model kontrol edilir ve karşılaştırılır. Halihazırda literatürde 40'ın üzerinde tanımlı serbest enerji fonksiyonu bulunmaktadır ve bunlara her geçen gün yenileri eklenmektedir. En uygun modeli bulmak yorucu bir süreç olabilir. Veriye dayalı malzeme modelleri bu bağlamda çok faydalı araçlar haline gelebilir. Sundukları genel yaklaşım sayesinde kimyasal yapıları, kürleşme süreçleri, katkı maddeleri ve kullanıldıkları ortam koşullarına göre çok farklı davranış özellikleri sergileyen kauçuk benzeri malzemelerin kolay ve doğru bir şekilde modellenmesini sağlarlar. Veriye dayalı hiperelastik modelleme, gerinim enerjisi yoğunluk fonksiyonu için herhangi bir özel analitik ifade kullanmadan gerilim-gerinim yanıtının oluşturulması için deneysel verilerin doğrudan kullanımına olanak sağladığından, kauçuk benzeri malzemelerin modellemesi için umut verici bir yaklaşımdır. Fiziksel olarak anlamlı malzeme parametreleriyle bir gerinim enerjisi fonksiyonu tanımlamak yerine, gerilim ifadelerinde kullanılan gerinim enerjisi yoğunluk fonksiyonlarının kısmi türevleri, uygun B-spline enterpolasyonlarıyla değiştirilmiştir. Bu B-spline enterpolasyonları, tek eksenli çekme, saf kesme ve (eş)çift eksenli çekme gibi çeşitli çok eksenli yükleme senaryolarından tanımlanan bir dizi kontrol noktasına sahiptir. Bu kontrol noktaları, veriye dayalı malzeme modelinin parametreleri olarak da tanımlanabilir. Aynı zamanda kararlı model yanıtını için sağlanması gereken dışbükey gerekliliği bu kontrol noktaları aracılığıyla uygulanır. Bu tez, farklı derecelere ve farklı kontrol noktalarına sahip B-spline'ların tanımları ile başlar ve geliştirilen B-spline algoritmasının tanıtılmasıyla devam eder. Devamında, veriye dayalı modellemede benimsenecek farklı kinematik yaklaşımlar açıklanmaktadır. Her kinematik yaklaşım için önerilen veri odaklı modeller, Kawabata ve Treloar veri setleri kullanılarak farklı dereceler ve kontrol noktası sayıları için test edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Son olarak, önerilen modellerin farklı deformasyon modları ve gerinim seviyeleri (düşük, orta ve yüksek) için mekanik davranışı yakalamadaki başarısı, uygunluk kriterlerinin kalitesi ile gösterilmektedir.