Kayma altında katılaşan sıvı takviyeli poliüretan dolgulu sandviç kompozit geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Development of shear thickening fluid reinforced polyurethane filled sandwich composite and investigation of its mechanical properties
- Tez No: 1014032
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖMER SİNAN ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mevcut çalışmada, kayma altında katılaşan sıvı (STF) takviyeli poliüretan (PU) dolgulu bal peteği sandviç kompozit yapı geliştirilmiş ve mekanik davranışı deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Ağırlıkça farklı oranlarda (%10, %15, %20) silika içeren STF numunelerinin reolojik testleri sonucunda %20 silika içeren STF numunesinin yaklaşık 22 kat katılaşma oranı ile optimum performans sergilediği tespit edilmiştir. Farklı oranlarda STF'nin PU köpüğe entegrasyonu ile elde edilen dolgu malzemesinin (STF+PU) fiziksel ve mekanik özellikleri; yoğunluk ölçümleri, hücre tipi karakterizasyon testleri, mikroskobik incelemeler (optik/ SEM), FTIR analizi, quasi-statik ve dinamik basma testleri ve düşük hızlı darbe (DHD) testleri ile karakterize edilmiştir. Quasi-statik basma testleri neticesinde, optimum STF ilavesi sonucu dolgu yapısının plato gerilmelerinde saf PU numuneye nazaran yaklaşık %31 artış gözlemlenmiş ve bu durum köpük yapının gözeneklerinin STF ilavesi ile elastik bir mesnet görevi üstlenerek, köpük yapının çökme ve burkulma hasar mekanizmalarını iyileştirmesi ile açıklanmıştır. Ayrıca gerinim oranının 0,025 s-1'ten 100 s-1 çıkmasıyla optimum STF içeren dolgu numunesi için dinamik artış faktörü (DAF) cevabının yaklaşık %280 arttığı tespit edilmiş; bu artış, polimer zincirlerin dolanma dinamiği (entanglement effect) ve STF'nin hidrokümelenme mekanizmasının sinerjik etkisine bağlanmıştır. Hacimce %0,5, %1, %1,5 ve %2 STF takviyesinin PU köpüklere sentezi, 10,39, 14,17 ve 17,32 mm gözenek boyutlu bal peteği çekirdek yapılar içerisinde gerçekleştirilen reaksiyon ile ilave yapıştırıcı sistemine gerek duymadan yürütülmüş ve kürleşme işleminden sonra yüzey levhalarının epoksi ile çekirdek yapıya entegre edilmesi ile sandviç kompozit üretimi tamamlanmıştır. 2 ve 3,57 m/s darbe hızlarında gerçekleştirilen testlerde, 3,57 m/s hızı için %0,5 STF takviyeli PU köpük dolgulu sandviç kompozitlerin tepe kuvvet değerlerinin %80 artarak 3880 N'a ulaştığı (kontrol:2153 N), ve bu iyileşme STF'nin katılaşma davranışı ve hücre çeperlerine sağladığı yanal destek ile ilişkilendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the current study, a honeycomb sandwich composite structure reinforced with shear-thickening fluid (STF)-filled polyurethane (PU) has been developed, and its mechanical behavior was investigated experimentally and numerically. Rheological tests of STF specimens containing silica at different weight percentages (10%, 15%, 20%) revealed that the STF specimens containing 20% silica exhibited optimal performance with a thickening ratio approximately 22. The physical and mechanical properties of the filler material (STF+PU) obtained by integrating STF into PU foam at different ratios were characterized using density measurements, cell type characterization tests, microscopic examinations (optical/SEM), FTIR analysis, quasi-static and dynamic compression tests, and low-velocity impact (LVI) tests. As a result of quasi-static compression tests, an approximate 31% increase in plateau stressses was observed in the filled structure compared to the pure PU specimen following the addition of the optimal STF; this was attributed to the foam structure's pores acting as an elastic support upon STF addition, thereby improving the foam structure's resistance to collapse and buckling damage mechanisms. Additionally,it was found that the dynamic increase factor (DIF) response for the STF-containing foam specimen increased by approximately 280% as the strain rate increase from 0.025 s-1 to 100 s-1; this increase was attributed to the synergistic effect of the entanglement dynamics of polymer chains and the hydroagglomeration mechanism of STF. The synthesis of PU foams reinforced with 0.5%, 1%, 1.5%, and 2% STF by volume was carried out within honeycomb core structures with pore sizes of 10.39, 14.17, and 17.32 mm, was carried out without the need for an additional adhesive system, and the production of sandwich composites was completed by integrating the surface panels with the core structure using epoxy after the curing process. In tests conducted at impact velocity of 2 and 3.57 m/s, the peak force values of the 0.5% STF-reinforced PU foam-filled sandwich composites increased by 80% to 3880 N at the 3.57 m/s velocity (control: 2153 N), and this improvement was attributed to the STF's curing behavior and the lateral support it provides to the cell walls.
Benzer Tezler
- Kayma altında katılaşan sıvı takviyeli zırh kumaşının seramik toz katkıları ile özelliklerinin geliştirilmesi
Development of shear thickening fluid reinforced armor fabrics with ceramic particle additives
SELİM GÜRGEN
Doktora
Türkçe
2017
Savunma ve Savunma TeknolojileriEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
- Hibrit nanopartikül takviyeli kayma altında katılaşan sıvıların balistik uygulamalarında kullanımının araştırılması
Investigation the use of hybrid nanoparticle reinforced shear thickening fluid in ballistic applications
CENK YANEN
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAVUZ SOLMAZ
- Fabrication and investigation of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite material
Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
Doktora
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
- Investigation of cobalt resistance in Rhodobacter sphaeroides at molecular level
Rhodobacter sphaeroides'de kobalt direncinin moleküler düzeyde incelenmesi
GÜNEŞ ATAY
Doktora
İngilizce
2024
Genetikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Kayma altında katılaşan sıvı esaslı poliüretan köpük dolgulu sandviç boruların üretilebilirliği ve mekanik karakterizasyonu
Manufacturability and mechanical characterization of shear thickening fluid-based polyurethane foam filled sandwich pipes
TANER COŞKUN
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SİNAN ŞAHİN