Ardaşık yükleme altındaki seramik-metal arayüzünün yapışma davranışı
Studies on adhesivly bonded layers under cyclic loading
Yazar: HASAN ZANDOLU
Danışman: PROF. DR. MEHMET YETMEZ
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Elastik kırılma = Elastic fracture ; Seramikler = Ceramics ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Titreşim = Vibration ; Yüzey yorulması = Surface fatigue

Özet:
Bu çalışmada, ardaşık yükleme altında yapıştırıcı ile birleştirilmiş alüminyum-seramik kompozit kirişlerin gerilme analizi ele alınmıştır. Kiriş üzerindeki ardaşık yükleme etkisini anlamadan önce, modellerin dinamik özellikleri deneysel değerlendirmelerle karşılaştırılır. Alüminyum, seramik, tip A yapıştırıcı ve tip B yapıştırıcı olmak üzere dört tip malzemenin hepsinin lineer elastik izotropik malzemeler olduğu varsayılır. Normal ve kesme kuvveti davranışlarının incelenmesi iki farklı yapıştırıcı (kirişler tip A yapıştırıcı için = 0.89 g/cm^3, E=110 KPa, = 0.32, tip B yapıştırıcı için = 0.917 g/cm^3, E=6 KPa, = 0.41) 0-0.7 MPa aralığında ardaşık yükleme altında sayısal olarak incelenmiştir. (i) deneysel bulgular ile önerilen modellerin sayısal sonuçları arasında iyi bir korelasyon olduğunu göstermektedir (ii) yorulmamış kompozit kirişlerin temel doğal frekansları tip A için 1055 Hz, tip 2 için 545 Hz, (iii) temel doğal frekanslar yorulmuş (0.6 MPa) kompozit kirişler, tip A için 1054Hz, tip 2 için 450 Hz'dir, (iv) yorulmuş (0.7 MPa) kompozit kirişlerin temel doğal frekansları, tip A için 694 Hz, tip 2 için 230 Hz'dir, (v) tip B için 0.6 MPa'lık yorulan ve yorulmaya n arasında %25'lik bir majör normal stres farkı vardır, (vi) tip B için (0.7 MPa)'lık yorulmayan ve yorulmuş arasında %28'lik bir majör normal stres farkı vardır, (vii)tip A için 0.6 MPa'lık yorulmayan ve yorulan arasında %12'lik bir kesme gerilimi farkı vardır, (viii) tip A için 0.7 MPa'lık yorulmayan ve yorulmuş arasında %15'lik bir kesme gerilimi farkı vardır.

Abstract:
In this study, stress analysis of adhesively bonded aluminum-ceramic composite beams under cycling loading is considered. General-purpose finite element code ANSYS (2020 R2) is used for the finite element beam models. Before understanding the cycling loading effect on the beam, dynamic characteristics of the models are compared with the experimental evaluations. All four types of materials namely aluminum, ceramic, adhesive type A and adhesive type B, are assumed to be linear elastic isotropic materials. Investigation of normal and shear stress behaviors of the beams with two different adhesives (=0.89 g/cm3, E=110 KPa, =0.32 for type A and =0.917 g/cm3, E=6 KPa, =0.41 for type B) under cycling loading in the range of 0-0.7 MPa is examined numerically. Results show that (i) there is a good correlation between experimental findings and numerical results of models proposed (ii) fundamental natural frequencies of untired composite beams are 1055 Hz for type A, 545 Hz for type 2, (iii) fundamental natural frequencies of fatigued (0.6 MPa) composite beams are 1054 Hz for type A, 450 Hz for type 2, (iv) fundamental natural frequencies of fatigued (0.7 MPa) composite beams are 694 Hz for type A, 230 Hz for type 2, (v) there is a 25% difference of major normal stress between the untired and fatigued of 0.6 MPa for type B, (vi) there is a 28% difference of major normal stress between the untired and fatigued of 0.7 MPa for type B, (vii) there is a 12% difference of major shear stress between the untired and fatigued of 0.6 MPa for type A, (viii) there is a 15% difference of major shear stress between the untired and fatigued of 0.7 MPa for type A.