Monitoring and modeling part thickness in vacuum assisted resin transfer molding
Vakum destekli reçine transfer kalıplama (VARTM) yönteminde parça kalınlığının izlenmesi ve modellenmesi
- Tez No: 648868
- Danışmanlar: PROF. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM) yöntemi ile üretilen kompozit malzemenin kalınlık dağılım ölçümü Yapısal Aydınlatma ile Tarama (Structured Light Scanning (SLS)) yöntemiyle yapıldı. Reçinenin elyaf yatağına infüzyonuyla, konumsal reçine basıncı değişir; bundan dolayı sıkıştırma basıncının değişmesiyle, malzeme kalınlığı pozisyona ve zamana bağlı olarak değişmektedir. VARTM düzeneği ile SLS sisteminin birlikte kullanılması elyaf yatağının sıkıştırma karakterizasyonunun ve parça kalınlık dağılımının ölçülmesine olanak sağlamıştır. Tüm parçaların SLS ile kalınlık ölçümü, istatistiksel farklılıkları kaydedebildiği için, komparatör gibi sadece tek noktada ölçüm yapabilen diğer alternatif aletlere göre daha üstündür. Kalıp içindeki fazlalık reçinenin tahliye edilmesi (resin bleeding) etkisini gözlemleyebilmek için, kalıp reçine ile tamamen dolduktan ve elyaf yatağı doyduktan sonra, reçine girişi kapatılmış ve çıkış vanasından vakumlamaya devam edilmiştir. Bu aksiyon, fazlalık reçinenin tahliye edilmesini ve basınç dağılımının zamanla dengeye ulaşmasına yardımcı olmuştur. İki boyutlu akış deneyinde, kalınlık 1.72+/-0.27 mm'den (giriş vanasını kapatmadan hemen önce) 1.55+/-0.17 mm'ye (300 saniye sonra) düşmüştür. Bu değerlere karşılık gelen hacimsel lif oranları (fiber volume fraction) 0.19+/-0.03'ten 0.21+/-0.02'ye artmıştır. Tüm parça içinde kalınlık varyasyonu da 2.32 mm'den 1.55 mm'ye düşmüştür. Reçine basıncı ve parça kalınlığı modellenmiş ve deneysel iki boyutlu akış verisiyle kıyaslanmıştır. Kütlenin korunumu denklemi (içinde Darcy kanununun hız bileşenleri kullanılarak), Sonlu Farklar Yöntemi (FDM) ile çözülerek reçine basıncı sayısal olarak elde edilmiştir. Kararlı durumda, giriş kısmındaki hacimsel akış debisinin model ve deneysel değerleri arasındaki fark %0.5 olarak hesaplanmıştır. Bu durum malzeme karakterizasyonu, akış ve sıkıştırma modellemesinin, reçine akışı ve parça kalınlık dağılımının önceden tahmin edilmesi için yararlı olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis successfully uses Structured Light Scanning (SLS) to monitor a composite part's thickness distribution as it is being manufactured with Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM). As resin is infused through a porous fabric preform, local resin pressure and thus compaction pressure acting on the preform change causing thickness to vary spatially and with time. Integration of SLS system with a VARTM setup also allows to conduct compaction characterization of fabric preforms. SLS full-field thickness monitoring allows to record statistical variations and thus superior to instruments such as dial gages which measure thickness at a point only. After the mold is filled with resin, the injection gates are closed, and vacuuming is continued through the ventilation ports to see the effect of resin bleeding. This action evacuates excess resin out and settles pressure with time. Thickness decreases from 1.72+/-0.27 mm just before closing the inlet to 1.55+/-0.17 mm 300 s later in 2D experiment. Corresponding fiber volume fraction increases from 0.19+/-0.03 to 0.21+/-0.02, thickness variation decreases from 2.32 to 1.55 mm, respectively. Resin pressure and part thickness are modeled and compared with the experimental data in 2D resin flow case. Resin pressure is solved by discretizing continuity equation (Darcy velocity components substituted in mass conservation equation) using Finite Difference Method. At the steady state, the difference between simulated and experimental flow rates through inlet is 0.5% showing that the material characterization, flow and compaction modeling are useful tools to predict resin flow as well as part thickness distribution.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of material characterization and flow monitoring in liquid composite molding processes
Sıvı kompozit kalıplama yöntemlerinde akışın ve malzeme özelliklerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
BARIŞ ÇAĞLAR
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- İzmir, Gülbahçe, Sığacık körfezlerinde sıcaklık ve akışkan hızı modellemesi
Temperature and flow modelling in İzmir, Gülbahçe and Sığacık bay
DUYGU YAĞCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DOĞA DOĞAN
- Design of additively manufactured hybrid structural brackets via topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun hibrit yapısal braketlerin tasarımı
CENGİZ KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Advanced concepts of piezoelectric patch-based energy harvesting and locally resonant bandgap formation in thin plates
Pirometredeki piezoelektrik yama tabanlı enerji toplama ve lokal rezonant bandgap oluşumunun ileri kavramları
AMIRREZA AGHAKHANI
Doktora
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. IPEK BASDOGAN
- Semi-analytical finite element modeling for dispersion analysis of multilayered structures
Çok katmanlı yapıların bozunma analizi için yarı-analitik sonlu eleman modellenmesi
ÇAĞRI GÖKHAN AKYOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL
DR. ONURSAL ÖNEN