Geri Dön

Finite element modelling of defective carbon nanotube reinforced polymer composites

Kusurlu karbon nanotüp takviyeli polimer kompozitlerın sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi

  1. Tez No: 628464
  2. Yazar: COŞKUN KAĞAN ÖZEL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. VOLKAN ESAT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Mechanical Engineering, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: tek duvarlı karbon nanotüp, Stone-Wales kusuru, tek boşluk kusuru, çift boşluk kusuru, Karbon Nanotüp Takviyeli Polimer kompozit, eşdeğer sürekli ortamlar modellemesi, single-walled carbon nanotube, Stone-Wales defect, mono-vacancy defect, di-vacancy defect, carbon nanotube reinforced composite, carbon nanotube reinforced epoxy composite, equivalent continuum modelling
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Sürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Karbon nanotüpler (KNT) olağanüstü malzeme özellikleriyle üstün mühendislik malzemelerinden sayılmakta ve ilgi çekmektedirler. Karbon nanotüplerin kullanım alanlarından biri Karbon Nanotüp Takviyeli Polimer (KNTTP) kompozit elde etmek amacıyla takviye elemanı olarak işlev görmeleridir. KNTTP'ler özellikleri KNT takviyesinden ötürü iyileştirilmiş hafif yapılardır. Karbon nanotüplerin gerçek hayatta genelde mükemmel bir yapıya sahip olmadıkları; boş köşe veya Stone- Wales kusurları gibi kusurları olduğu bilinmektedir. Bu kusurların karbon nanotüplerin mekanik malzeme özelliklerini ve dolayısıyla yükleme altında davranışlarını etkileme potansiyeli bulunmaktadır. Bu çalışma çeşitli geometrik ve yapısal özelliği haiz kusurlu KNT'lerin, temel mekanik özelliklerinin incelenebilmesi için nano boyutta eşdeğer sürekli ortamlar modellemesiyle oluşturulmasını hedeflemektedir. Sonrasında kusurlu KNT ile takviye edilmiş KNTTP kompozit modelleri oluşturulmuştur. Oluşturulan KNTTP kompozit sonlu elemanlar modelleri malzeme özelliklerinin ve yükleme altında davranışlarının daha gerçekçi x bir şekilde incelenebilmesi için kullanılmıştır. Çalışmanın ilk parçası içerisinde Stone-Wales, tek boşluk, çift boşluk kusurları ve bunların kombinasyonlarının bulunduğu tek duvarlı karbon nanotüp modellerinin incelenmesine odaklanılmıştır. Simülasyonlarda zigzag ve armchair şekillenimlerine sahip farklı çaplara sahip tüpler kullanılmıştır. Sonuçlarda görülebileceği üzere kusurların tüplerin mekanik özelliklerinden olan Young (elastisite) modülü, kesme modülü ve Poisson oranına etkileri önemli derecelere çıkabilmektedir. Tezin ikinci kısmında ise kusurlu KNTTP kompozitler modellenmiştir. Çalışma %5 KNT hacim oranına sahip polimer kompozitleri için yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre kusurların eklenmesi KNTTPlerin Young modülü ve Poisson oranına çap ve şekillenim tipine bağlı olarak farklı oranlarda olumsuz etkilediği gözlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Carbon nanotubes (CNTs) attract significant attention being one of the superior engineering materials that possess exceptional material properties. One of the uses of carbon nanotubes is as reinforcements in a polymer matrix to form Carbon Nanotube Reinforced Polymer (CNTRP) composites. CNTRPs are lightweight structures with enhanced mechanical properties due to CNT addition. It is well known that CNTs do not usually exist in perfect structural form. They possess defects such as vacancies or Stone-Wales (SW) defects. These defects have the potential to significantly affect the mechanical properties and thus the mechanical response of the CNT under loading conditions. This study aims to model various defective CNTs with different geometric and structural properties in order to investigate essential mechanical properties more realistically using nano-scale equivalent continuum modelling. Then, CNTRP composites are modelled that contain CNTs with defects. The developed CNTRP composite finite element models are then utilised to bring a more realistic insight into their properties and responses under mechanical load. First part of the study focuses on the viii investigation of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) with Stone-Wales, mono-vacancy, di-vacancy, and combination of these defects. Zigzag and armchair configurations are considered with different diameters for the simulations. Results clearly show that defects may have significant effects on mechanical properties in the form of Young's modulus, shear modulus and Poisson's ratio. The second part of the thesis focuses on modelling of defective CNTRPs. The study on CNTRPs are carried out for 5% volume fraction of SWNTs. CNTRPs are modelled via continuum approaches. Results indicate that presence of defects can affect Young's modulus and Poisson's ratio adversely depending on diameter and chirality of tubes.

Benzer Tezler

  1. İnce cidarlı silindirik çelik tankların burkulma performanslarının sayısal modellemesi

    Numerical modelling of buckling performance of thin-walled cylindrical steel tanks

    OĞUZHAN AKARSU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDULKADİR CÜNEYT AYDIN

  2. Mevcut betonarme yapıları lifli polimerler ile güçlendirme konusu üzerinde bir araştırma ve ansys programını kullanarak, karbon lifli polimer ile güçlendirilmiş olan bir kolonun davranışının analizi

    A research on strengthening of reinforced concrete structures using fiber reinforced polymers and behavioral analysis of a carbon fiber reinforced polymer retrofitted column using ansys

    NİMA AJOUDANI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RÜSTEM GÜL

  3. Hibrit kompozit gövde profilli otobüsün ECE R66-02 yönetmeliğine uygun devrilme analizi

    Hybrid-composite bus superstructure analysis according to the ECE R66-02 regulation

    SÜHA ÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU

  4. A parametric analysis of lattice-based implants

    Başlık çevirisi yok

    ZINEDDINE IZRI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Makine MühendisliğiAltınbaş Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ARMİN TÜRKSOY

  5. Design and seismic analysis of a long span cable stayed bridge across the izmit bay in Kocaeli

    Kocaeli'de İzmit Körfezi üzerindeki uzun açılı kablo uzunluk köprüsünün tasarımı ve sismik analizi

    CHEBELEM NEBA SONJOH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    İnşaat MühendisliğiKocaeli Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ERDOĞAN