Fiber takviyeli kompozit borularda porozitenin mekanik gerilmeler üzerindeki etkileri
Effects of porosity on the mechanical stresses of fiber reinforced composite pipes
- Tez No: 1009334
- Danışmanlar: PROF. DR. İHSAN KORKUT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmanın amacı, içten basınçlandırılmış fiber takviyeli kompozit boru şeklindeki komponentlerde porozitenin hasar gerilmeleri üzerindeki etkilerini incelemektir. Bu kapsamda, öncelikle küçük deformasyon teorisi kullanılarak düzlem gerilme ve düzlem gerinim prensiplerine dayalı bir analitik model geliştirilmiştir. Düzlem gerinim prensibinin uygulanmasında hem açık uçlu hem de kapalı uçlu konfigürasyonlar dikkate alınmıştır. Hasar gerilmelerinin tahmini için Tsai-Wu, Hoffman ve Tsai-Hill hasar kriterleri kullanılmıştır. Ayrıca analitik modelde sınır koşullarının değiştirilmesiyle dış basınç yükü de değerlendirilmiştir. Geliştirilen analitik model, literatürde yer alan bir çalışma ile karşılaştırılmış ve tam uyum sağlanmıştır. Bir sonraki aşamada sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak nümerik analiz gerçekleştirilmiştir. Analitik ve nümerik analiz sonuçları arasında güçlü bir korelasyon gözlemlenmiştir. Modellemenin ardından deneysel analiz gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, filament sarım tekniği kullanılarak cam elyaf/epoksi komponentler üretilmiştir. Deneysel çalışmalar, tahribatsız ve tahribatlı testler olmak üzere iki aşamadan oluşmuştur. Tahribatsız testler; X-ışını bilgisayarlı tomografi, optik mikroskop gözlemleri ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizlerini içermektedir. Sonrasında, halka çekme testi kullanılarak tahribatlı testler gerçekleştirilmiştir. Modelleme ve deneysel analizlerin sonuçları, porozitenin mekanik performans ve gerilme düzeylerinde önemli düşüşlere yol açtığını ortaya koymuştur. Ayrıca, komponent içerisindeki porozitenin yalnızca hacimsel varlığı değil, aynı zamanda lokasyonu da hasar gerilmeleri üzerinde kritik bir etkiye sahiptir. Komponentin radyal et kalınlığı içinde %4–5 oranında porozite bulunması, hasarı yükünde yaklaşık %20–25'lik bir azalmaya neden olmuştur.
Özet (Çeviri)
The objective of this study is to investigate the effects of porosity on failure stresses in internally pressurized fiber-reinforced composite tubular components. Within this scope, an analytical model of the component was first developed based on plane stress and plane strain principles, using the small deformation theory. Both open-end and closed-end configurations were considered in the application of the plane strain principle. For the prediction of failure stresses, the Tsai-Wu, Hoffman, and Tsai-Hill failure criteria were employed. The external pressure load has also been evaluated by changing the boundary conditions in the analytical model. The analytical model was validated by comparing it with another study in literature, and full agreement was achieved. In the subsequent phase, numerical analysis was conducted using the finite element method. The results from the analytical and numerical analyses showed close correlation. Following the modeling efforts, experimental analysis was carried out. Within this framework, glass fiber epoxy components were manufactured using filament winding technique. The experiments were divided into two parts: non-destructive and destructive testing. Non-destructive testing involved X-ray computed tomography, optical microscopy observations, and SEM scans. Afterwards, the components underwent destructive testing, in which the ring tensile test was employed. As a result of both the modeling and experimental analyses, it was observed that porosity leads to significant reductions in mechanical performance and stress levels. It was also found that not only the volumetric presence of porosity within the component but also its location plays a crucial role in failure stresses. The presence of 4–5% porosity within the radial thickness of the component resulted in a reduction of failure load by approximately 20–25%.
Benzer Tezler
- Farklı fiber yönlerinde üretilen epoksi polimer matrisli karbon elyaf takviyeli kompozit borularda işlenebilirliğin araştırılması
Investigation of machinability in carbon fiber reinforced composite pipes with epoxy polymer matrix produced in different fiber directions
MERVE ARICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiDüzce Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT KILINÇEL
DOÇ. DR. ŞENOL ŞİRİN
- Karbon elyaf takviyeli kompozit borularda delik delme işleminin mekanik ve yorulma davranışları üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation on the effect of drilling process on mechanical and fatigue behaviour in carbon fiber reinforced composite pipes
SEZER MORKAVUK
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUBİLAY ASLANTAŞ
PROF. DR. UĞUR KÖKLÜ
- Karbon elyaf takviyeli filaman sarım kompozit boruların düşük hızlı darbe cevabının incelenmesi
Investigation of low velocity impact response of carbon fiber rainforced filament winding composite pipes
OZAN KEKÜÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LOKMAN GEMİ
DOÇ. DR. ŞAKİR YAZMAN
- Filaman sarım karbon elyaf/epoksi boruların dinamik davranışına karbon nanotüp ve bor nitrür nano partikül ilavesinin etkisi
The effect of carbon nanotube and boron nitride nanoparticles addition on dynamic behaviour of filament wound carbon fiber/epoxy pipes
SALİM EĞEMEN KARABULUT
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Cam elyaf takviyeli kompozit borularda mekanik özelliklerin incelenmesi
Examination of mechanical properties of glass fiber reinforcement composite pipe
GÜRCAN YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2000
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH MİMAROĞLU