Mechanical Engineering / Makina Mühendisliği
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4129
Browse
16 results
Search Results
Research Project Çok katmanlı malzemelerde gerilme dalga geçişi(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2007) Güden, Mustafa; Taşdemirci, AlperKatmanlı malzemelerin yüksek hız deformasyon davranışı deneysel ve nümerik metotlar birlikte kullanılarak incelenmiştir. Hopkinson Basınç Bar (HBB) tekniğinin, kullanılan nümerik modelleri doğrulamak için oldukça uygun bir metot olduğu gösterilmiştir. Kompleks çok katmanlı malzemlerdeki gerilme dalgası geçişinin modellenmesinin fizibiletisi ve faydaları açıkca görülmüştür. HBB’ında varsayılan tek yönlü dalga geçişi yaklaşımının, dalga geçişinin anlaşılmasında yetersiz olduğu ve dalga geçişinin anlaşılması için nümerik ve deneysel yöntemlerin birlikte kullanılması gerektiği gösterilmiştir. Poisson oranı yüksek arayüzey malzemesinin yatay yöndeki deformasyon sınırlandırılması durumunda arka tabakaya elastik dalgaların kolay geçtiği, ancak düşük elastik modüllü bir arayüzey malzemesinin ise arka tabakaya iletilen gerilmeyi azaltığı gösterilmiştir. Projenin ikinci kısmında değişen takviye hacim oranlarına sahip SiC parçacık takviyeli Al matris metal matris kompozitlerden oluşan Fonksiyonel Dereceli Malzemeler (FDM), toz metalürjisi yöntemiyle hazırlanarak, statik ve dinamik yükler altındaki ezilme davranışları incelenmiştir. Dinamik testler basma tipi HBB testi kullanılarak 1000-3000s-1 aralığında yapılmıştır. HBB ile yapılan dinamik testler FDM’nin katmanları arasında kompleks dalga yayınımlarını göstermiştir. Numuneler yüksek hızlarda yapılan dinamik basma testlerinde özellikle, empedansı en düşük olan katmanın ara yüzeyinden kırılmıştır. Bu sonuç, %10 ve %20 SiC katmanlı kompozit malzeme sisteminin LSDYNA-3 kullanılarak yapılan sonlu elemanlar modeliyle de doğrulanmıştır. Modelleme sonucunda, dinamik basma testleri esnasında en düşük empedansa sahip katmanın daha yüksek basma gerilme-zaman geçmişine sahip olduğu görülmüştür. Kırılan numunelerin mikroskobik olarak incelenmesi, katmanlı numunelerde mekanik olarak en zayıf bağın katmanlar arasındaki ara yüzeyler olduğunu göstermiştir. Bunun tek nedeni ara yüzeylerde ince bir oksit tabakasının oluşmasıdır.Research Project Otomobil endüstrisi için mukavemeti yüksek seramik katkılı kapalı hücre alüminyum köpük metallerin geliştirilmesi(2009) Güden, Mustafa; Taşdemirci, Alper; Yüksel, Sinan; Toksoy, Ahmet Kaan; Gültürk, Elif; Karsu, Nurettin DenizFarklı seramik ve metal toz katkılarının Al toz tabletlerinde köpükleşme ve mekanik davranışlara etkileri incelenmiştir. Katkı malzemesi olarak sıvı Al ile ıslatılan Ti6Al4V ve diyatomdan elde edilen silika parçacıkları ve Al tarafından yarı ıslatılan SiC parçacıkları, SiC nano toz ve SiC viskır kullanılmıştır. Ti6Al4V parçacıklarının sıvı Al içerisinde küçük boyutlu TiAl3 intermetalik fazı oluşturması ile artan sıvı tablet viskozitesi köpüğün kararlılığını artırmakta; fakat, köpükleşmeyi azalmaktadır. Köpük kararlılığı ve köpükleşme uzaması kullanılan Ti6Al4V toz boyutu ve yüzdesi ile değişmektedir. Sıvı Al tarafında ıslatılan bir diğer toz olan diyatom SiO2 katkısında ise düşük yüzdelerde köpükleşme maksimum uzamaya kadar artmaktadır. Artan katkı yüzdelerinde ise viskozite artışı ile tabletlerin köpükleşmesi azalmaktadır. SiC katkılı tabletlerde köpükleşme, kullanılan tozların toplam yüzey alanı ile değişmektedir. Optimum parçacık toplam yüzey alanında (~100000 mm2), SiC içeren tabletlerin uzamaları katkısız tabletlere göre daha yüksektir. Küçük boyutlu tozlarda artan yüzey alanı düşük parçacık yüzdelerinin, büyük parçacık boyutlarında ise daha yüksek parçacık yüzdelerinin kullanılmasının gerekliliği gösterilmiştir. Mikroskobik çalışmalar SiC parçacıklarının çoğunlukla hücre duvar yüzeylerinde asılı, Ti6Al4V ve SiO2 parçacıklarının ise tamamen hücre duvar içlerinde yer aldığını göstermiştir. Çalışılan parçacık boyu ve yüzdelerinde SiC katkısı plato gerilmesi ve enerji emme miktarlarını sırası ile %35 ve %20 artırmaktadır. Simülasyon sonuçları kritik köpük yoğunluğunun altında ticari olarak kullanılan boş 6063 T6 Al ve çelik tüplerin köpük dolu tüplerden maliyet ve ağırlık açısından daha avantajlı olduğunu göstermiştir.Article Citation - WoS: 9Citation - Scopus: 9Quasi-Static and High Strain Rate Properties of a Cross-Ply Metal Matrix Composite(Elsevier Ltd., 2009) Hall, Ian W.; Taşdemirci, Alper; Derrick, J.A series of compression tests has been carried out at quasi-static and high strain rates on cylindrical samples of an alumina fiber/Al-6061 metal matrix composite. The composite plates were prepared with fibers in the 0°, 0/90° and ±45° orientations. It was found that the mechanical properties were strongly dependent upon the imposed strain rate, with fracture stress increases of >50% being noted for several orientations at high strain rates: these increases are not believed to be related to strain rate sensitivity of either the matrix or fibers but to arise from the inertia of fragments which remain in place after fracture and continue to bear load. Also, and in contradiction to behavior anticipated from the rule of mixtures, it was found that 0/90° samples exhibited properties superior to those of 0° unidirectional samples. High-speed photography was used to confirm the sequence of deformation and fracture events at high strain rate. © 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.Article Citation - WoS: 33Citation - Scopus: 41Development of Novel Multilayer Materials for Impact Applications: a Combined Numerical and Experimental Approach(Elsevier Ltd., 2009) Taşdemirci, Alper; Hall, Ian W.A well-verified and validated numerical model was used to investigate stress wave propagation in a multilayer material subjected to impact loading. The baseline material consisted of a ceramic faceplate and composite backing plate separated by a rubber or teflon foam interlayer: several variants were investigated in which the number, type, and total thicknesses of the interlayers were altered. Comparison of the variants showed that the use of multiple teflon foam interlayers could drastically reduce the average stress in the multilayer material. Based on the numerical results, further experimental work was undertaken upon one of the variants. Very large and unexpected tensile stress oscillations were observed in the ceramic layers, leading to a refinement of the numerical model which successfully reproduced the oscillations and also demonstrated that separation of the sample layers led to trapping of the stress wave within the layers. Use of the validated numerical model allowed detailed analysis of the processes of wave transmission and demonstrates the important synergy that can exist between experimental and modeling studies. The current study provides a valuable starting point for designing future multilayer materials with specific, controlled properties.Article Citation - WoS: 17Citation - Scopus: 20Numerical and Experimental Studies of Damage Generation in a Polymer Composite Material at High Strain Rates(Elsevier Ltd., 2006) Taşdemirci, Alper; Hall, Ian W.Samples of S2-glass/epoxy composites have been subjected to microstructural investigation after testing in compression at quasi-static and high strain rates using the split Hopkinson pressure bar. A numerical model was developed that accurately describes the high strain rate mechanical response of the samples. Moreover, in contrast with earlier phenomenological or constitutive models, the model can also predict a variety of failure modes such as delamination, matrix cracking or fiber crushing. High-speed photography was used to check the model results. Interrupted tests, followed by metallographic examination, have revealed that the sequence of damage events differs between quasi-static and high strain rate regimes. The effect of sample size on measured mechanical properties is noted and is confirmed via numerical modeling.Article Citation - WoS: 9Citation - Scopus: 12The Effect of Tube End Constraining on the Axial Crushing Behavior of an Aluminum Tube(Elsevier Ltd., 2008) Taşdemirci, AlperThe effect of various types of end constraining on the deformation and load-displacement behavior of a 3003-H14 Al tube were experimentally and numerically studied. No effect of single-end constraining of tubes was found. Few conditions of double-end constraining tended to revert the deformation mode to mixed and/or diamond mode of deformation. Double-end constraining of tube ends further resulted in an increase in initial drop-load values, widening the initial overshot region in average load-displacement curves. The agreement between numerical and experimental results showed the capabilities of the used numerical model in order to predict end-condition effects in tubular structures.Article Citation - WoS: 29Citation - Scopus: 38The Effects of Plastic Deformation on Stress Wave Propagation in Multi-Layer Materials(Elsevier Ltd., 2007) Taşdemirci, Alper; Hall, Ian W.The behavior of a multi-layer material at high strain rate and the effect of plastic deformation on stress wave propagation were investigated by a combination of experimental and numerical techniques. Plastic deformation effects were studied in multi-layer materials consisting of ceramic, copper and aluminum subjected to large strains under high strain rate loading. First, stress wave propagation behavior for the monolithic metals was studied, and then extended to multilayer combinations of these metals with each other and with a ceramic layer. The axial stress distributions were found to be non-uniform in the elastic deformation range of the specimen. The degree of non-uniformity was much more pronounced in the multi-layer samples consisting of different materials. The presence of a ceramic layer increased the magnitudes of stress gradients at the interfaces. It was also found that a major effect of plastic deformation is a tendency to produce a more homogeneous stress distribution within the components. The implications of these observations for practical systems are discussed.Conference Object Quasi-Static Axial Crushing Behavior of Aluminum Closed Cell Foam-Filled Multi-Packed Aluminum and Composite/Aluminum Hybrid Tubes(The European Association for Experimental Mechanics, 2007) Güden, Mustafa; Kavi, Halit; Yüksel, Sinan; Taşdemirci, AlperThe axial crushing behavior of empty and Al close-cell foam-filled Al multi-tube designs (hexagonal and square) and E-glass woven fabric polyester composite and Al hybrid tubes were investigated through quasi-static compression testing. The effects of foam filling on the deformation mode and the crushing and average crushing loads of single tubes and multi-tube designs were determined. Although foam filling increased the energy absorption in single Al tube and multi-tube designs, it was not effective in increasing the specific absorbed energy over that of the empty Al tube. However, multi-tube designs were found to be energetically more effective than single tubes at similar foam filler densities, proving a higher interaction effect in multi-tube designs. Empty composite and empty hybrid tubes crushed predominantly in progressive crushing mode, without applying any triggering mechanism. Foam filling was found to be ineffective in increasing the crushing loads of the composite tubes over the sum of the crushing loads of empty composite tube and foam. However, foam filling stabilized the composite progressive crushing mode. In empty hybrid tubes, the deformation mode of the inner Al tube was found to be a more complex form of the diamond mode of deformation of empty Al tube, leading to higher crushing load values than the sum of the crushing load values of empty composite tube and empty metal tube.Conference Object High Strain Rate Reloading Compresson Testing of a Closed-Cell Alumnum Foam(The European Association for Experimental Mechanics, 2007) Taşdemirci, Alper; Güden, Mustafa; Hall, Ian W.Aluminum (Al) closed-cell foams are materials of increasing importance because they have good energy absorption capabilities combined with good thermal and acoustic properties. They can convert much of the impact energy into plastic energy and absorb more energy than bulk metals at relatively low stresses. When used as filling materials in tubes, they increase total energy absorption over the sum of the energy absorbed by foam alone and tube alone [1]. In designing with metallic foams as energy absorbing fillers, mechanical properties are needed for strain rates corresponding to those created by impact events. Quasi-static mechanical behavior of metallic foams has been fairly extensively studied, but data concerning high strain rate mechanical behavior of these materials are, however, rather sparse [2,3]. This study was initiated, therefore, to study and model the high strain rate mechanical behavior of an Al foam produced by foaming of powder compacts and to compare it with quasi-static behavior and, hence, determine any effect on energy absorbing capacity.Conference Object Alüminyum Oksit Uzun Fiber Destekli Mg Matris Kompozitlerin Statik ve Yüksek Hız Basma Davranışı(Pamukkale Üniversitesi, 2004) Akil, Övünç; Güden, Mustafa; Çiftçioğlu, Muhsin; Hall, Ian W.; Taşdemirci, AlperBu çalışmada uzun alüminyum oksit (FP™) fiber destekli magnezyum matris kompozitlerin enine basma davranışının deformasyon hızına bağlı değişimi araştırılmıştır. Silindirik numuneler fiber doğrultusuna dik yönde değişik uzama oranlarında Split Hopkinson basınç çubuğu ve statik mekanik test cihazı kullanılarak test edilmiş uzama-gerilme ilişkileri incelenmiştir. Bunun yanında optik mikroskop ve SEM kullanılarak kırılma mekaniği belirlenmeye çalışılmıştır. Çalışma sonucunda malzemenin enine basma mukavemetinin deformasyon hızı ile arttığı tespit edilmiş olup mikro-yapı incelemesinde deformasyonun ikizlenme ve kayma ile gerçekleştiği belirlenmiştir.