Temsili hacim elemanı yöntemiyle hücresel yapıların doğrusal olmayan mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of nonlinear mechanical behaviour of cellular structures by representative volume element method
- Tez No: 1018990
- Danışmanlar: PROF. DR. BAHATTİN KANBER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar yöntemi, Finite element method
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Samsun Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, farklı ökzetik ve bal peteği geometrilerine sahip hücresel sandviç kirişlerin üç nokta eğme davranışı deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. İlk bölümde, üç boyutlu (3B) yazıcı ile üretilen 2B/3B ökzetik ve bal peteği kirişlerin geometrik parametrelere bağlı eğilme performansı değerlendirilmiş; 1 mm hücre ve 2 mm plaka kalınlığına sahip 3B arrowhead kirişin maksimum kuvvet değerinin, re-entrant ve missing rib kirişlere kıyasla sırasıyla %497,3 ve %461,5 daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ökzetik yapıların sonlu elemanlar analiziyle değerlendirilmesinde, katı eleman kullanımına bağlı yüksek hesaplama maliyeti önemli bir zorluk olarak öne çıkmıştır. İkinci bölümde, eriyik yığma modelleme (EYM) 3B baskı yöntemiyle üretilen farklı çekirdek sayılarına sahip ökzetik kirişlerin elastik bölgedeki mekanik davranışı için temsili hacim elemanları (THE) tabanlı homojenleştirme yaklaşımı kullanılmış ve hesaplama süresi katı eleman modellerine göre %98'den fazla azaltılmıştır. Ayrıca hücre açısı, hücre sayısı, hücre kalınlığı ve plaka kalınlığının etkileri incelenmiş; anti-kiral yapıların özgül enerji absorbsiyonu (ÖEA) açısından yıldız şekilli ve re-entrant yapılara göre sırasıyla yaklaşık %15,9 ve %21,3 daha yüksek performans sergilediği görülmüştür. Üçüncü bölümde ise, re-entrant ve kiral çekirdekli ökzetik kirişlerin eğilme davranışı elastoplastik malzeme modeli kullanılarak deneysel, katı elemanlı ve THE tabanlı modellerle karşılaştırılmıştır. Tasarım parametrelerinin yük taşıma kapasitesi, enerji absorbsiyonu, ÖEA, bağıl yoğunluk ve hasar davranışı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. En yüksek ÖEA re-entrant yapılarda 98,54 J/kg, kiral yapılarda 86,31 J/kg olarak elde edilmiştir. THE tabanlı model, çözüm süresini sırasıyla %83,01 ve %84,09 azaltırken global deformasyon ve kritik hasar bölgesini başarılı şekilde temsil etmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the three-point bending behavior of cellular sandwich beams with different auxetic and honeycomb geometries was investigated experimentally and numerically. In the first part, the geometry-dependent bending performance of two-dimensional/three-dimensional (2D/3D) auxetic and honeycomb beams produced 3D printing was evaluated. The maximum force of the 3D arrowhead beam with 1 mm cell-wall and 2 mm face-sheet thicknesses was 497.3% and 461.5% higher than those of the re-entrant and missing-rib beams, respectively. The high computational cost associated with solid elements emerged as a major challenge in finite element analysis (FEA) of auxetic structures. In the second part, a representative volume element (RVE)-based homogenization approach was used to determine the elastic-region mechanical behavior of fused deposition modeling (FDM)-printed auxetic beams with different numbers of cores. This approach reduced computational time by more than 98% compared with solid-element models. The effects of cell angle, cell number, cell-wall thickness, and face-sheet thickness were also examined. Anti-chiral structures showed approximately 15.9% and 21.3% higher specific energy absorption (SEA) than star-shaped and re-entrant structures, respectively. In the third part, the bending behavior of re-entrant and chiral auxetic beams was compared using experimental tests, solid-element models, and RVE-based elastoplastic models. Design parameters were evaluated in terms of load-carrying capacity, energy absorption, SEA, relative density, and failure behavior. The highest SEA values were 98.54 J/kg and 86.31 J/kg for re-entrant and chiral structures, respectively. The RVE-based model reduced solution times by 83.01% and 84.09% while successfully representing global deformation and the critical failure region.
Benzer Tezler
- Silindirik elyaf ve tanecik katkılı karma malzemelerin efektif ısı iletim katsayısı
Effective thermal conductivity of composite materials with cylindrical fiber and particulate inclusions
MEHMET SAİT SAFFET BAYSAL
- Peridinamik yaklaşım ile eş yönlü fiber takviyeli karma malzemelerin mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the mechanical behavior of unidirectional fiber-reinforced composites by using peridynamic approach
ENES OCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
- Homogenization of nanocomposites with agglomerating particles using embedded element method
Topaklanabilir katkı içeren nanokompozitlerin gömülü eleman yöntemiyle homojenleştirilmesi
ALPEREN DEMİRTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- A new time domain boundary element formulation for rate-dependent inelasticity with application to homogenization
Yükleme hızına bağlı elastik olmayan malzemeler için yeni bir zaman alanı sınır eleman formülasyonu ve homojenleştirme uygulaması
AHMET ARDA AKAY
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Yüzeyleri fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme ile kaplı izotropik kirişlerde çatlak ve porosite durumunun serbest titreşime etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of cracks and porosities on the free vibration characteristics of isotropic beams coated with functionally graded material
ERSOY FATİH ERDURCAN
Doktora
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF CUNEDİOĞLU