Kompozit malzemelerin elastoplastik davranışının Mori-Tanaka Modeli kullanılarak tahmini

Abstract

ÖZET KOMPOZİT MALZEMELERİN ELASTOPLASTİK DAVRANIŞININ MORİ -TANAKA MODELİ KULLANDLARAK TAHMİNİ Bu tez çalışmasında Mori-Tanaka ortalama yönteminin farklı kompozit sınıflarının elasto-plastik davranışım tahmin etmedeki etkinliği ve güvenilirliği incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda karbon lifli polimer matris (AS4/PEEK) ve metal matris (SCS-6/Tİ-6-4) kompozit malzemelerin malzeme ekseni dışı yüklemeler durumundaki elasto-plastik davranışları incelendi. Her iki kompozit için malzeme model parametreleri, model sonuçlarının mevcut deneysel verilere uyarlanmasıyla belirlendi. Bütün yüklemeler süresince kompozit malzemenin fiber bileşeninin elastik ve matris bileşeninin plastik davranış göstereceği kabul edilmiştir. Matris bileşenin elasto- plastik davranışı von-Mises akma kriteri ve Ziegler-Phillips plastik sertleşme modeli ile birlikte Dafalias-Popov sınır yüzey modeli kullanılarak karakterize edilmiştir. Mori-Tanaka yaklaşımının kompozit malzemenin elasto-plastik davranışını tahmin etmedeki etkinliğim ve güvenilirliğini incelemek için, özel amaçlı bir bilgisayar programı kullanılarak, her iki sınıf kompozitin malzeme ekseni dışı 0, 15, 30, 45 ve 90 derece yüklemeler altında sayısal analizleri yapıldı. Mori-Tanaka yaklaşımının kompozit malzemelerin genel elasto-plastik davranışlarını canlandırma için uygun bir model olduğu ancak matris esaslı plastik deformasyon gösteren kompozit malzemelerde daha gelişmiş modellerin kullanılması gerektiği sonucu çıkarılmıştır. 2003, 76 Anahtar Kelimeler: Kompozit Malzemeler, Elastoplastik Davranış, Mori-Tanaka Mikromekanik Modeli, Metal matris kompozitler, polimer matris kompozitler

II ABSTRACT PREDICTING ELASTOPLASTIC BEHAVIOR OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON MORI-TANAKA AVERAGING METHOD In this thesis the achieved and reliability of the Mori-Tanaka averaging method in predicting elastoplastic behavior of different classes of composite materials have been investigated. This was achieved by analyzing the elasto-plastic behavior of the uni-directional carbon fiber reinforced (AS4/PEEK) and metal matrix (SCS-6/Tİ-6-4) composite materials under various off-axis loading conditions. The model parameters of both types of the composites were determined by fitting the results obtained from the numerical analysis using the model with the available experimental data. Throughout the loading history it is assumed that the fiber phase of the composite undergoes elastic deformation and the matrix phase of the composite shows elastoplastic deformation. The elasto-plastic behavior of the matrix material is then characterized by using von Mises yield criterion and Ziegler-Phillips type hardening model in conjunction with Dafalias-Popov bounding surface model. In order to investigate the efficiency and reliability of the model in predicting the elasto-plastic behavior of the composite material, a special purpose computer program was used to perform numerical analysis of the model for both type of the composite classes under the various off-axis loading cases 0, 15, 30, 45 and 90 degrees. It has been concluded that Mori-Tanaka approach is a suitable method that can be used in predicting the elasto-plastic behavior of the composite materials. However, for the case of the matrix dominant plastic deformation of the composite materials, Mori-Tanaka approach needs to be improved. 2003, 76 Keywords: Composite Materials, Elastoplastic Behavior, Mori-Tanaka Micromechanical Model, Metal matrix composites, Poymeric matrix composites