Geri Dön

Experimental and numerical investigation of tool-part interactions in composites manufacturing

Kompozit imalatında kalıp-parça etkileşimlerinin deneysel ve sayısal araştırması

  1. Tez No: 179340
  2. Yazar: ÖVUL ÖZGU ÖZSOY
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. NURİ BÜLENT ERSOY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2008
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 67

Özet

Kompozit parçalar pişirme çevrimi sırasında oluşan artıkgerilmelerden dolayı şekil bozukluklarına maruz kalırlar. Bu durumkompozit yapıların bir araya getirilmesinde zorluklara nedenolmaktadır. Bu deneysel ve sayısal çalışma, düz kompozit parçalariçin pişirme çevriminin basamakları sırasında meydana gelen şekilbozuklukları ve gerilme dağılımlarını incelemek üzere yapılmıştır.Sayısal çalışmada,düz kompozit parçalarda kalıp-parça etkileşimindenkaynaklanan şekil çarpılmaları üç basamaklı bir sonlu elemanlaranalizi kullanılarak üç değişik biçimde modellenmiştir. Analizsırasında belirli sebeplere dayanan bazı basitleştiricivarsayımlarda bulunulmuştur. Camlaşma, malzemenin birdenbire kauçukdurumdan camsı duruma geçtiği bir nokta olarak düşünülmüştür. Heriki durumda da sabit malzeme özellikleri bulunmaktadır.Geliştirilen modellerde kalıp ve parça etkileşiminin yanısıra katmanlar arasındaki etkileşim de dikkate alınmıştır.Çalışma, çeşitli işlem parametrelerinin ve arayüzey özelliklerinin, kompozit parçaların üretim çarpılmalarına etkisi araştırılmıştır.Yukarıda sözü edilen iki sonlu elemanlar yönteminin sonuçlarını karşılaştırmak için elastisite çözümleri yapılmıştır. Kompozit bir parçanın pişirme çevrimi sırasında oluşan gerilme ve şekil bozukluklarını çözümlemek için elastisite teoremine dayalı kapali formda sayısal bir model uygulanmıştır. Tutunma ve kayma sınır koşulları için çözümler elde edilmiştir.Çekme deneyinde, pişmemiş tek bir kat yuklenip boşaltılarak, yük-yer değiştirme verisi elde edilmiş ve bu veri daha sonra gerilme-gerinme ilişkisine çevrilmiştir. Yükleme ve boşaltma eğrileri arasındaki fark liflerin başlangıçta düz değil dalgalı olduğunu ortaya koymaktadır. Bu durumun kalıp-parça etkileşiminden dolayı, lifler üzerinde gerilme oluşumuna etkisi de incelenmiştir.Kalıp-parça etkileşimi ayrıca işaretli kalıp testi ile de incelenmiştir. Bu test kalıp-parça etkileşiminin derecesini ölçmek için yeni bir yöntemdir.Uç gözlemleri, numunelerin iki ucunun köşelerinden kesilen kompozit örneklerini optik mikroskopta inceleyerek yapılmıştır.Bu deneysel çalışmalar geliştirilen sayısal yöntemlerle açılanmaya çalışılmıştır.

Özet (Çeviri)

Composite parts may undergo some shape distortions due to theresidual stresses generated during the cure cycle. This may causedifficulties in assembling composite structures. This experimentaland numerical work is done to investigate shape distortions, andstress distributions built up during manufacturing due to tool-partinteraction.In the numerical study, tool-part interaction induced warpageeffects are modeled for flat composite strips in three differentways by using a three step finite element analysis procedure. Theanalysis is based on a number of simplifying assumptions, most ofwhich are reasonable. Vitrification is treated as a point at whichthe material suddenly changes from the rubbery to glassy state withconstant properties in each case.The models developed take into account the observations on theinteractions between the tool and the part and between the prepreglayers themselves, and a work has been carried out to investigatethe effect of various process parameters and interface properties onthe manufacturing distortions of composite parts.Elasticity solutions were made to compare the results of the twofinite element models mentioned above. A closed-form analyticalmodel based on the theory of elasticity is implemented to analyzethe process- induced stresses and deformations that develop duringthe cure cycle of a composite flat part. Solutions were obtained forthe sticking and sliding boundary conditions.Through tension test, by loading and unloading a single uncured ply,a load displacement data obtained, which is then converted intostress-strain relation. The difference between the loading andunloading curves reveals the initial waviness of fibers. The effectof this behavior on fibre stress development due to tool-partinteraction is analyzed.Tool-part investigation is further investigated by marked-tooltest. This test is a new method to measure the degree of tool-partinteraction.End observations were made through image analysis of the samples cutfrom the corners of both ends of the specimens under the opticalmicroscope.These experimental observations are tried to be explained by thehelp of analytical tools developed.

Benzer Tezler

  1. Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi

    Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage

    ABDULLAH İKİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU

  2. Computational analysis of external store carriage in transonic speed regime

    Harici yük taşımanın transonik sürat bölgesinde hesaplamalı analizi

    İ. CENKER ASLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYDIN MISIRLIOĞLU

    PROF. DR. OKTAY BAYSAL

  3. Benzin motorlarında indirgenmiş kinetik model uygulaması

    Reduced chemical kinetic model application to spark ignition engines

    CÜNEYT UYKUR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. METİN ERGENEMAN

  4. PEM elektrolizörün sayısal modellemesi ve deneysel doğrulanması

    Numerical modeling and experimental validation of PEM electrolyzer

    SAFİYE NUR ÖZDEMİR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İMDAT TAYMAZ