Polimer ve nanokompozit malzemelerle üretilen silah şarjörlerinin termal, dinamik ve statik performansının karşılaştırmalı analizi
Comparative analysis of the thermal, dynamic, and static performance of firearm magazines produced with polymer and nanocomposite materials
- Tez No: 1001907
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSİN TOPTAŞ, DOÇ. DR. ŞENOL ŞİRİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada; piyade tüfeği şarjörlerindeki polimer bileşenlerin karbon fiber takviyesiyle mekanik, termal ve dinamik olarak iyileştirilmesi, sayısal ve deneysel yöntemlerle doğrulanarak incelenmiştir. Analizlerde PLA, PA, PLA-CF ve PA-CF malzemeleri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalar ile numunelerin ASTM D638 standartlarına uygun çekme testleri ile çekme dayanımları ve elastisite modülleri belirlenmiştir. Şarjörün ani darbe yükleri altındaki tokluk performansını ölçmek amacıyla Charpy Çentik Darbe Testleri uygulanmıştır. Yüzey karakterizasyonu için sertlik ve pürüzlülük ölçümleri yapılmış; çekme deneyi sonrasında kopan yüzeyleri incelemek amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) ile fiber-matris ara yüzey bağı ve kırılma morfolojisi incelenmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen veriler ile Sonlu Elemanlar Analizi (SEA) modellerinde kullanılmak üzere malzeme özellikleri hesaplanmıştır. Analiz aşamasında; şarjör modeli üzerinden statik, termal ve dinamik (modal) analizler yapılmıştır. 7357,5 N statik yükleme altında, PA-CF malzemesi 1,37 mm maksimum yer değiştirme ile en yüksek boyutsal rijitliği sergilemiştir. Analizlerde saptanan 95,2 MPa maksimum Von Mises gerilmesi, deneysel çekme dayanımı (46,51 MPa) ile kıyaslandığında; mevcut geometrinin kritik yükler altında hasar limitlerini aştığı görülmüştür. Termal analizlerde (-40°C ile +70°C), PA-CF, karbon fiberlerin etkisiyle en yüksek boyutsal stabiliteyi sağlayan malzeme olmuştur. Dinamik(modal) analizlerde ise PA-CF'in 86 Hz'lik 1. mod doğal frekansı, yapının dinamik rijitlik üstünlüğünü kanıtlamıştır. Deneysel ve sayısal verilerin incelendiğinde; PA-CF polimer kompozitinin, piyade tüfeği şarjörleri için darbe direnci, termal ve dinamik kararlılık açısından karşılaştırma yapılan diğer malzemelere oranla daha yüksek performanslı olduğu bilimsel olarak ortaya konulmuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, the mechanical, thermal, and dynamic improvement of polymer components in infantry rifle magazines through carbon fiber reinforcement was investigated and validated using numerical and experimental methods. PLA, PA, PLA-CF, and PA-CF materials were compared in the analyses. Through experimental studies, the tensile strengths and elastic moduli of the specimens were determined by tensile tests in accordance with ASTM D638 standards. Charpy V-notch Impact Tests were performed to measure the toughness performance of the magazine under sudden impact loads. Hardness and roughness measurements were conducted for surface characterization; Scanning Electron Microscopy (SEM) was utilized to examine the fiber-matrix interfacial bonding and fracture morphology of the broken surfaces after the tensile tests. Material properties were calculated from the data obtained as a result of the experiments to be used in Finite Element Analysis (FEA) models. In the analysis phase, static, thermal, and dynamic (modal) analyses were performed on the magazine model. Under a static loading of 7357.5 N, the PA-CF material exhibited the highest dimensional rigidity with a maximum displacement of 1.37 mm. When the maximum Von Mises stress of 95.2 MPa determined in the analyses was compared with the experimental tensile strength (46.51 MPa), it was observed that the current geometry exceeded the failure limits under critical loads. In thermal analyses (-40°C to +70°C), PA-CF proved to be the material providing the highest dimensional stability due to the effect of carbon fibers. In dynamic (modal) analyses, the 1st mode natural frequency of 86 Hz for PA-CF demonstrated the dynamic stiffness superiority of the structure. Upon examination of the experimental and numerical data, it has been scientifically established that the PA-CF polymer composite exhibits higher performance in terms of impact resistance, thermal, and dynamic stability compared to the other materials studied for infantry rifle magazines.
Benzer Tezler
- Al2O3 nanopartikül katkılı aramid elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri
Mechanical properties of Al2O3 nanoparticles filled aramid fiber reinforced epoxy composites
GÖKHAN DEMİRCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KISA
- Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships
Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi
HANDAN PALAK
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
- Biyonanokompozitin özelliklerine hidroksiapatitin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of hydroxyapatite on the properties of bionanocomposite
SELEN ATEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Bariyer uygulamaları için biyopolimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
Development of biopolymer nanocomposites for gas barrier aplications
MELİKE ŞATIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUALLA ÖNER
- Nanofibrile edilmiş selüloz-poli(laktik asit) nanokompozitleri
Nanocomposites of nanofibrillated cellulose-poly(lactid acid)
ÖZGE YOĞURTÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ