Finite element modelling of defective carbon nanotube reinforced polymer composites
Kusurlu karbon nanotüp takviyeli polimer kompozitlerın sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi
- Tez No: 628464
- Danışmanlar: DOÇ. DR. VOLKAN ESAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Mechanical Engineering, Polymer Science and Technology
- 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
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Odtü Kuzey Kıbrıs Kampusu (kktc-Güzelyurt)
- Ana Bilim Dalı: Sürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Integrable {e}-structures and integrable G-structures for a finite group G
İntegrallenebilir {e}- yapıları ve sonlu bir grup için integrallenebilir G-yapıları
BELGİN KARAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
MatematikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGUT ÖNDER
- Computer aided design of lumped and distributed broadband matching and filtering networks
Başlık çevirisi yok
ADNAN KÖKSAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVZAT YILDIRIM
- Çekirdeksiz kuru üzümde uygulanan politikanın Ege Bölgesinde üretim ve üretici açısından sonuçlarının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
GÜVEN ÖZERİN
- Sürekli rejim şartlarında nükleer yakıt çubuklarında tek ve iki boyutlu ısı iletiminin analizi
In steady-state conditions analyses of one and two dimensional conduction in nuclear fuel rods
İBRAHİM ATILGAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN ATAER