Geri Dön

Bazalt/cam lifi takviyeli hibrit kompozitlerin mekanik performansının değerlendirilmesi ve zımba kayma dayanımının makine öğrenmesi tabanlı tahmini

Mechanical performance and machine learning-based prediction of punch shear strength in basalt/glass fiber reinforced composites

PDF İndir

  1. Tez No: 1017747
  2. Yazar: SADETTİN BABAOĞLU
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL BAYAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Hibrit kompozitler, Yarı-statik penetrasyon, Bazalt Lifi, Cam lifi, Makine öğrenmesi, Doğal elyaf takviyeli kompozit, Hibrit kompozit, Lifli kompozitler, Makine mühendisliği, Makine öğrenmesi yöntemleri, Polimer kompozitler, Punch penetrasyon testleri, Tabakalı kompozit levhalar, Tabakalı kompozitler, Hybrid Composites, Quasi-static penetration, Basalt fiber, Glass fiber, Machine learning, Natural fiber reinforced composite, Hybrid composite, Fiber composites, Mechanical engineering, Machine learning methods, Polymer composites, Punch penetration test, Laminated composite plates, Laminated composites
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Batman Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu çalışmada, enerji sönümleme ve mekanik performansı optimize eden kompozit yapıların belirlenmesi amacıyla bazalt ve cam lif kumaşlarla takviye edilmiş polimer kompozitlerin yarı-statik penetrasyon ve mekanik davranışları incelenmiştir. Farklı katman dizilimleri ile üretilen bazalt/cam lif hibrit kompozitler yalnızca bazalt ve yalnızca cam lif takviyeli polimer (BFRP ve GFRP) kompozitlerle karşılaştırılmıştır. Mekanik özellikler; yarı-statik penetrasyon testleri (QSPT), çekme testleri, üç nokta eğme ve açık delikli çekme testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. QSPT testleri, konik, ogive ve düz zımba geometrileri ile farklı destek açıklıkları altında gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçları, katman diziliminin sönümlenen enerji ve zımba kayma dayanımı üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermiştir. Dış katmanında cam lifi bulunan G2B2G2 hibrit kompoziti, konik ve ogive zımba geometrileri için en yüksek sönümlenen enerji değerlerini 8,3 J ve 7,5 J olarak ve en yüksek zımba kayma dayanımı değerlerini sergilemiştir. Düz zımba geometrisinde ise en yüksek maksimum kuvvet 4045 N ve zımba kayma dayanımı 60,9 MPa değerleriyle hibrit olmayan B6 kompozitinde gözlenmiştir. Ayrıca G2B2G2 hibrit kompozit BFRP ve GFRP kompozitlere kıyasla sırasıyla %28 ve %10 daha yüksek eğme dayanımı göstermiştir. Çekme testlerinde en yüksek nihai çekme dayanımı hibrit olmayan B6 kompozitinde elde edilmiş; hibrit kompozitler de GFRP kompozitlere kıyasla daha yüksek çekme dayanımı sergilemiştir. Deneysel verilerin analitik olarak desteklenmesi amacıyla zımba kayma dayanımının tahmin edilmesi için beş farklı makine öğrenmesi modeli uygulanmış; Decision Tree algoritması %4,35 ortalama mutlak yüzde hatayla en düşük tahmin hatasını, XGBoost algoritması ise 1,27 ortalama kare hata ve 0,996 belirleyicilik katsayısıyla en yüksek tahmin doğruluğunu sağlamıştır. Elde edilen bulgular, hibrit katman diziliminin enerji sönümlemeyi ve mekanik performansı önemli ölçüde iyileştirdiğini ve bu tür kompozitlerin darbe dayanımı gerektiren uygulamalarında önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

In this study, the quasi-static penetration and mechanical behaviors of basalt and glass fiber fabric-reinforced polymer composites were investigated to identify composite configurations that optimize energy absorption and mechanical performance. Basalt/glass fiber hybrid composites produced with different stacking sequences were compared with basalt fiber-reinforced polymer (BFRP) and glass fiber-reinforced polymer (GFRP) composites. Mechanical properties were evaluated using quasi-static penetration tests (QSPT), tensile tests, three-point bending tests, and open-hole tensile tests. The QSPT tests were performed using flat, conical, and ogive punch geometries under different support spans. The experimental results showed that the stacking sequence had a significant effect on the absorbed energy and punch shear strength. The G2B2G2 hybrid composite, with glass fiber on the outer layers, exhibited the highest absorbed energy values of 8.3 J and 7.5 J for the conical and ogive punch geometries, respectively, as well as the highest punch shear strength values. Under the flat punch geometry, the highest maximum force of 4045 N and punch shear strength of 60.9 MPa were observed in the non-hybrid B6 composite. In addition, the G2B2G2 hybrid composite exhibited 28% and 10% higher flexural strength compared to the BFRP and GFRP composites, respectively. In the tensile tests, the highest ultimate tensile strength was obtained for the non-hybrid B6 composite, while the hybrid composites also exhibited higher tensile strength than the GFRP composite. To support the experimental findings analytically, five different machine learning models were applied to predict the punch shear strength; the Decision Tree algorithm achieved the lowest prediction error with a mean absolute percentage error of 4.35%, while the XGBoost algorithm achieved the highest prediction accuracy with a mean squared error of 1.27 and a coefficient of determination of 0.996. The findings demonstrate that the hybrid stacking sequence significantly improves energy absorption and mechanical performance, indicating considerable potential for such composites in impact-resistant applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    555000

    Polilaktik asit (PLA) matrisli bazalt-odun lifi takviyeli biyokompozitlerin üretilmesi ve izolasyon özellikleri dahil performans özelliklerinin incelenmesi

    Production of PLA matrix basalt-wood fiber reinforced biocomposites and investigation of performance features including insulation properties

    ONUR AYKANAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Ağaç İşleriBursa Teknik Üniversitesi

    Biyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT ALİ ERMEYDAN

  2. Tez No

    498402

    Kompozitlerle güçlendirilmiş yığma tonozların sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi

    Investigation by finite element method of masonry vaults that reinforced with composites

    İSMAİL HAKKI TARHAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HABİB UYSAL

  3. Tez No

    413433

    Bazalt lifi ve dolgu malzemesi takviyeli termoplastik esaslı kompozit yapıların ısı ve ses yalıtım özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of heat and sound insulation properties of basalt fıber and pumice stone reinforced

    SABİH OVALI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SÜLEYMAN İLKER MISTIK

  4. Tez No

    914756

    Yeni nesil sıvı termoplastik Elium® reçinesi ile yapıştırılmış alüminyum-FTP kompozit yapıların Mod I ve Mod II kırılma davranışlarının incelenmesi

    Investigation of Mode I and Mode II fracture behavior of aluminum-FTP composite structures bonded with new generation liquid thermoplastic Elinium® resin

    SERKAN EMEKTAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiAmasya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HALİL BURAK KAYBAL

  5. Tez No

    530102

    Karbon ve aramid lifli kompozit donatıların aderans performansının mafsallı kiriş yöntemiyle analizi

    Analysing the bond performances of composite rebars made with carbon and aramid fibers by using hinged beam method

    EMRAH FERDİ ÜNVER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    İnşaat MühendisliğiDüzce Üniversitesi

    Kompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AHMET BEYCİOĞLU

Geri Dön