Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği, Türkiye
Tez Danışmanı: Halim Kovacı
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Amaç: Yüksek performanslı malzemeler ve yapılara yönelik taleplerin artması araştırmacıların ilgisini biyomimetik alanına yöneltmiştir. Bu tez kapsamında; çekme, eğilme dayanımı tokluk ve çatlak ilerleme direnci geliştirilmiş yapıların elde edilmesi amacıyla biyomimetik hiyerarşik tabakalı ve gradyen yapılar kullanılmıştır. Biyomimetik hiyerarşik yapı tasarımı ile yapı içerisinde dayanım ve süneklik kombinasyonu davranışı sergileyen üstün yorulma çatlak ilerleme davranışına sahip anizotropik tek malzeme elde edilmesi amaçlanmaktadır. Yöntem: Bu tez kapsamında, geleneksel yöntemlerin aksine yenilikçi bir yöntem olan Seçici Lazer Ergitme (SLM) ile mekanik özellikleri kontrol edilebilir biyomimetik hiyerarşik yapılar (fonksiyonel yapılar) elde edilmiştir. Öncelikle, çekme ve üç noktadan eğme numuneleri 300– 1200 mm/s aralığında değişen tarama hızları ve farklı tarama stratejisi (düz ve chessboard) kullanılarak statik dayanım üzerine etkisi değerlendirilmiştir. İkinci aşamada, farklı tarama hızları (800-1200 mm/s aralığında), tarama stratejisi ve yapı yönelimi kullanılarak statik ve dinamik dayanımı incelenmiştir. Daha sonra, biyomimetik hiyerarşik yapılar oluşturmak amacıyla doğadaki canlılardan faydalanılmış; bu kapsamda, deniz kabuğunun çok katmanlı yapısı ile tabakalı bir yapı, yengeç pençesinin gradyan yapısı ile süreksiz geçişlere sahip gradyen bir yapı tasarlanmıştır. Katmanlar arasında 800 ve 1200 mm/s tarama hızları ve düz ve chessboard stratejileri kullanılarak tabakalı biyomimetik hiyerarşik yapılar elde edilmiştir. Sabit genlikli yükleme durumunda ve değişken aşırı yükleme durumunda çatlak ilerleme davranışı incelenmiştir. Testler sırasındaki çatlak boyu değişimlerinin incelenmesi için, dijital görüntü alma sistemi ile in situ olarak kaydedilmiştir. Dijital Görüntü İşleme (Digital Image Correlation-DIC) tekniği ile numunelerin çatlak boyundaki değişimler ve çatlak ucunda oluşan şekil değiştirmeler (deformasyonlar) belirlenmiştir. Bulgular: AISI 316L paslanmaz çeliği numuneleri üzerinde yapılan statik ve dinamik yükleme testleri, üretim parametrelerinin malzeme performansı üzerindeki önemli etkilerini ortaya koymuştur. Tarama hızı artışıyla birlikte malzeme yapısında gözenek ve sertlik değerlerinin arttığı, ancak katmanlar arası bağlanmanın zayıfladığı ve yüzey pürüzlülüğünün arttığı gözlemlenmiştir. Chessboard stratejisinde ise, daha kontrollü ısı dağılımı sağlamış ve iç gerilmeleri azaltarak malzeme dayanımını iyileştirmiştir. Ayrıca, yumuşak ve sert fazlardan oluşan biyomimetik hiyerarşik yapılar, çatlak ilerlemesini engelleyerek çatlak ilerleme hızını yavaşlatmış ve tek fazlı yapılarla karşılaştırıldığında önemli ölçüde geliştirmiştir. Sonuç: SLM üretim parametrelerinin malzeme performansı üzerinde önemli etkileri olduğu ve biyomimetik hiyerarşik yapıların yorulma çatlak ilerleme davranışını olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir. Bu çalışma, literatüre önemli katkılarda bulunmuş ve gelecekteki çalışmalar için yeni araştırma alanları açmıştır. Anahtar Kelimeler: Biyomimetik hiyerarşik yapı, Gradyen yapı, Tabakalı yapı, Fonsiyonel Malzeme, Seçici Lazer Ergitme (SLM)