doctoral disertation
Yunus Emre Yilmaz (Avtor), Zoran Ren (Mentor)

Povzetek

This doctoral thesis investigates cell-size-graded metallic and non-metallic Triply Periodic Minimal Surface (TPMS) structures' behavior under varying loading rates. Using experimental tests, analytical calculations, and advanced computer simulations, the research explores the interplay between material properties, cell size grading, and deformation mechanisms under different strain rates. The study focuses on enhancing the Direct Impact Hopkinson Bar (DIHB) setup for accurate force and displacement measurements and pioneering a method for quantifying inertial forces, critical at high strain rates. Key findings show that cell-size grading significantly affects deformation patterns, with initial deformation occurring in regions with smaller and lower stiffness cells across different loading rates and TPMS geometries. The research also highlights topology's influence on mechanical response, with photopolymer-based diamond structures showing superior energy absorption and gas-atomized steel structures favoring gyroid configurations. This underscores the importance of considering both topology and base material selection during TPMS design. The study demonstrates the increasing prominence of inertial forces as deformation rates rise, impacting structural response and failure likelihood in TPMS structures. These insights inform the design of optimized cellular metamaterials for high-performance applications requiring superior energy absorption and structural integrity under high loading rates. The research advances material characterization techniques and computational modelling capabilities, contributing to the development of next-generation cellular metamaterials for broader engineering applications.

Ključne besede

triply periodic minimal surfaces;TPMS;cell-size-grading;impact;high-strainrate;digital image correlation;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.08 - Doktorska disertacija
Organizacija: UM FS - Fakulteta za strojništvo
Založnik: [Y. E. Yilmaz]
UDK: 620.178.7:539.216/.218(043.3)
COBISS: 212550403 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 0
Št. prenosov: 3
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Angleški jezik
Sekundarni naslov: Obnašanje celičnih metamaterialov v udarnih pogojih obremenjevanja
Sekundarni povzetek: Ta doktorska disertacija raziskuje obnašanje kovinskih in nekovinskih struktur s trojno periodično minimalno površino (TPMS) pri različnih hitrostih obremenitve z uporabo eksperimentalnih preizkusov, analitičnih izračunov in naprednih računalniških simulacij. Analiziran je medsebojni vpliv med lastnostmi materialov, gradirano velikostjo celic in mehanizmi deformacije pri različnih hitrostih deformacije. Prav tako se raziskava osredotoča na izboljšanje nastavitve Hopkinsonovega preizkuševališča z neposrednim udarcem (DIHB) za natančne meritve sile in deformacij ter razvoj pionirske metode za vrednotenje vztrajnostnih sil, pomembnih pri visokih hitrostih deformacije. Ključne ugotovitve kažejo, da gradiranje velikosti celic pomembno vpliva na deformacijske vzorce, pri čemer se začetna deformacija pojavi v regijah z manjšimi in manj togimi celicami pri različnih hitrostih obremenjevanja in geometrijah TPMS. Raziskava prav tako opredeljuje vpliv topologije na mehanski odziv, pri čemer fotopolimerne diamantne in kovinske giroidne strukture izkazujejo največjo sposobnost absorpcije mehanske energije. Kar potrjuje pomembnost upoštevanja topologije in izbire osnovnega materiala pri načrtovanju TPMS. Raziskava dokazuje pomen vztrajnostnih sil pri naraščanju histrosti deformiranja, kar vpliva na mehanskih odziv in verjetnost odpovedi v strukturah TPMS. Ta spoznanja so osnova za načrtovanje optimiziranih celičnih metamaterialov za visoko zmogljive inženirske aplikacije, ki zahtevajo vrhunsko absorpcijo energije in strukturno celovitost pri visokih hitrostih obremenjevanja. Raziskava prav tako nadgrajuje tehnike karakterizacije materialov in zmogljivosti računalniškega modeliranja ter prispeva k razvoju naslednje generacije celičnih metamaterialov za inženirske aplikacije.
Sekundarne ključne besede: trikratno periodične minimalne površine;gradiranje velikosti celic;udarne obremenitve;visoke hitrosti deformiranja;digitalna korelacija slik;doktorske disertacije;Univerzitetna in visokošolska dela;
Vrsta dela (COBISS): Doktorsko delo/naloga
Komentar na gradivo: Univ. v Mariboru, Fak. za strojništvo
Strani: VI, 203 str., XIX
ID: 23879186