TÜBİTAK MAG01.11.2014Bu projede yarı-kristal polimerler için mikromekaniksel temellere dayalı çok ölçekli malzeme modeli geliştirildi. Projenin Mayıs 2012 – Kasım 2012 arasındaki ilk döneminde iki fazlı bir yapıya sahip olan UYMAPE’in her bir fazı için farklı malzeme modellerinin üzerinde çalışıldı. Bu çlaışmanın neticesinde UYMAPE’in amorf fazı için mikro-küre modelinin, kristal fazı için ise kristal viskoplastisitesi modelinin kullanımına karar verildi. Bir sonraki Kasım 2012 – Mayıs 2013 döneminde her bir fazın bünye denklemleri ABAQUS sonlu elemanlar yazılımına UMAT altprogramı olarak kodlandı. Bu dönemde ayrıca iki fazlı yapının ortalama mekanik davranışını hesaplayacak Taylor tipi bir homojenleştirme yöntemi üzerinde çalışıldı. Mayıs 2013 – Kasım 2013 tarihleri arasındaki üçüncü dönemde ise yarı kristal polimerlerde gözlemlenen küresel mikro-yapıyı dikkate alan bir homojenleştirme yöntemi teorik olarak geliştirildi. Bu çalışmaya paralel olarak idealize edilmiş iki fazlı bir küresel yapı farklı yükleme koşulları altında doğrudan sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edildi. Projenin Kasım 2013 – Mayıs 2014 arasındaki dördüncü döneminde bir önceki dönemde teorik altyapısı hazırlanmış olan homojenleştirme yöntemi kodlandı. Projenin Mayıs 2014 – Kasım 2014 arasındaki en son döneminde ise kodlanan homojenleştirme yönteminin istenen verimde çalışmamasından dolayı literatürden UYMAPE malzemesi için önerilmiş bir malzeme modeli bulundu ve bu model ABAQUS sonlu elemanlar yazılımına UMAT altprogramı olarak kodlandı. Daha sonra bu model ile diz eklemindeki yükleme durumuna benzer sürtünme koşullarında sonlu eleman analizleri yapıldı. Son olarak UYMAPE implantın yüzeyinde yüzey dokuları kullanılarak makroskopik sürtünme katsayısının düşürülmesine yönelik çalışmalar yapıldı.In this project, a micromechanically-based multi-scale material model has been developed for semi-crystalline polymers. In the first period of the project between May 2012 – November 2012, studies on the material models for indivudal phases of UHMWPE (ultra high molecular weight polyethylene) have been conducted and the constitutive equations to be used for individual phases have been determined. It has been decided to use the micro-sphere model for the amorphous phase and the crytal viscoplasticity for the crystalline phase. In the next period, between November 2012 – May 2013, the constitutive models for the individual phases have been implemented to ABAQUS software as UMAT subroutines. Furthermore, in this period, a Taylor-type homogenization scheme for the homogenized mechanical response of two-phase micro-structure of UHMWPE has been studied. In May 2013 – November 2013 period of the project, a homogenization approach that takes into account the spherulite micro-structure of UHMWPE has been theoretically developed. In parallel with this work, an idelaized two-phase spherulite microstructure has been discretized with finite elements and analyzed under different loading conditions. The homogenization scheme developed in the previous period has been implemented in November 2013 – May 2014 period of the project. In the last period, between May 2014 – November 2014 a constitutive model for UHMWPE has been found from the literature and implemented into ABAQUS as a UMAT subroutine due to poor performance of the developed homogenization scheme. Later finite element analyses of a model problem having loading conditions similar to knee joint have been conducted using this material model of UHMWPE. Finally, studies to reduce the macroscopic friction coefficient of UHMWPE implants by using surface texture effects have been conducted
