Investigation of stress distribution in glass fiber reinforced composite materials with microvascular channels under transverse loading and bending
Mikrovasküler kanala sahip cam fiber destekli kompozit malzemelerdeki gerilim dağılımlarının enine yükleme ve eğilme altında incelenmesi
- Tez No: 593456
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BARIŞ SABUNCUOĞLU, DR. HAMED TANABI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Kompozit malzemeler arasında yer alan fiber destekli kompozit malzemeler savunma sanayii, havacılık, otomotiv endüstrisi, denizcilik ve altyapı sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemeler yüksek mukavemet, dayanıklılık, hafifilik ve maliyet etkinlik gibi çok önemli özelliklere sahiptirler. Çalışma kapsamında mikrokanalların gömülü olduğu cam fiber destekli polimer kompozit malzemelerin enine yükleme altında gerilme dağılımları incelenmektedir. Söz konusu kanallar kendini yenileme, kompozitlerin aktif ısıl yönetimi ile elektromanyetik yönetimi konularında çoklu işlevselliğini sağlamaktadır. Sayılan bu faydalar, mikrokanalların oluşturulduğu yerlerde mekanik mukavemetin düşmesi karşılığında sağlanmaktadır. Bu düşüşün temel sebebi fiber mimarisindeki bozulmanın reçine zengini cepler yaratarak gerilme yoğunlukları oluşturmasıdır. Enine yükler altındaki ve eğilme altında farklı istifleme biçimleri incelenerek en iyi istifleme biçimine ilişkin öngörü sunulması amaçlanmaktadır. Çalışma kapsamında fiber destekli kompozit malzemelere ilişkin klasik lamine teorisi ve imalat yöntemleri hakkında bilgi sunmaktadır. Modelin Vasküler kanal etrafındanki geometri ve ölçüleri mikro-fotoğraflar tarafından elde edilmiştir. Müteakiben, sonlu elemanlar modeli geliştirilerek elde edilen sonuçların literatürde yer alan çalışmalar ile kıyaslaması yapılmak suretiyle doğrulması gerçekleştirilmiştir. Reçine zengini ceplerin enine basma, enine çekme yükleri ve eğilme altındaki gerilim dağılımları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar enine yüklemelerde UD90 konfigürsayonun en fazla gerilim yoğunluğuna, UD0 konfigürasyonunun ise en düşük gerilim yoğunluğuna sahip olduğunu göstermiştir. Eğilme yükleri altında ise, mikrokanallı ve mikro kanalı olmayan lamina istiflemeleri kıyaslanarak, [90/0]3s konfigürasyonunun diğer konfigürasyonlara kıyasla en düşük gerilim farkına sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu nedenle optimum istifleme konfigürasyonunun [90/0]3s olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Fiber reinforced polymer composites are widely utilized in the defense industry, aerospace, infrastructure and automotive industries. These materials have important properties like, durability, lightness, high strength and cost efficiency. In this study, a glass fiber-reinforced polymer composite material with an embedded microvascular channel is researched for its stress distribution under transverse loads. Several research studies have been conducted on vascularized composites, aiming to develop techniques for health monitoring and self-healing through vascular channels. In spite of the aforementioned benefits, there is a trade-off regarding the reduction in mechanical strength where the microvascular channels are introduced. The main reason behind this is, the disruption of fiber architecture around the vascule, creating resin-rich pocket, leading to stress concentrations. By evaluating the stress concentrations under transverse loads and bending for different stacking configurations, the study aims to give insight for optimum configuration. The study contains a general information about fiber-reinforced composite materials to grasp the basic knowledge about the classical laminate theory along with the manufacturing of the fiber reinforced polymer with microvascular channel. The geometry and dimension of the model near vascular channel is obtained by micro-pictures. Then, FEM is developed and validated with comparing the results obtained with the studies in the literature. The stress distributions for transverse tension, transverse compression and bending are analyzed for resin-rich pocket. The results showed that, UD90 configuration has the highest stress concentration while UD0 has the lowest under transverse loading. Under bending loads, by comparing the laminas with and without microchannels, it is found that [90/0]3s is the configuration that has the lowest stress difference. For this reason the optimum stacking configuration is found out to be [90/0]3s.
Benzer Tezler
- Uzun kemik kırıklarında kullanılan farklı kompozit plakların iyileşme sürecinde gerilme analizlerinin incelenmesi
Investigation of stress analysis of different composite plates used in long bone fractures in the healing process
VEDA KABA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiAksaray ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. SEMİH BENLİ
- Yapıştırıcı ile birleştirilmiş kompozit tek bindirme bağlantıların eğik darbe altında mekanik davranışlarının incelenmesi
Investigation of mechanical behaviour of adhesively bonded composite single-lap joints under oblique impact
MİTHAT GÖKHAN ATAHAN
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK
- Investigation of the effect of carbon nanotubes on hybrid glass/carbon fiber reinforced composites
Karbon nanotüp kullanımının karbon/cam hibrit kompozitler üzerindeki etkisinin incelenmesi
SHAHRUKH SHAHBAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ÖMER BERK BERKALP
- Plastik enjeksiyon kalıplamanın mekanik davranış üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of plastic injection molding on mechanical behavior
OSMAN KAYALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Damage progression in composite materials: An experimental and numerical study
Kompozit malzemelerde hasar ilerlemesi: Deneysel ve sayısal çalışma
HAFIZ QASIM ALI
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ