Meso-scale finite element modelling of carbon nanotube reinforced polymer composites
Karbon nanotüp takviyeli polimer kompozitlerin mezo ölçekte sonlu elemanlar modellenmesi
- Tez No: 705364
- Danışmanlar: DOÇ. DR. VOLKAN ESAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: ODTÜ Kuzey Kıbrıs Kampüsü-Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Karbon nanotüp (KNT) takviyeli polimer kompozitler (KNTTP) çeşitli sektörde uygulanmak üzere gelecek vaadeden bir malzemedir. KNTTP'lerin mekanik özelliklerini ölçmek için birçok deneysel çalışma yapılmıştır fakat elde edilen sonuçlar kesin değildir. Bu çalışmada mezo ölçekte oluşturulan düz veya sarmal KNT (SKNT) takviyeli epoksi kompozit temsili hacim elemanlarının (THE) bir ticari sonlu elemanlar analizi yazılımı olan MSC Marc-Mentat kullanılarak analizleri yapılmıştır. Geliştirilen C++ kodu kullanılarak KNT'ler THE içerisinde rastgele dağıtılmış ve yönlendirilmiştir. KNT ve epoksinin arayüzü Marc'ın birleşik bölge modellemesi (BBM) özelliği kullanılarak modellenmiştir. KNT ve epoksi arasında zayıf van der Waals etkileşimi göz önünde bulundurulmuştur. KNT'lerin rastgele yönlendirildiği durumda KNT hacim oranı, SKNT helis açısı ve SKNT tur sayısını artırmanın KNTTP'in elastik özelliklerine olumlu etkisi olurken KNT'ün çapının artırılmasının zararlı etkisi olmuştur. KNT'lerin belli bir yönde doğrultulduğu durumda KNTTP'in mekanik özelliği doğrultu yönünde artmıştır. KNT'ün uç yapısının (küt veya şapkalı) KNTTP'in elastik özelliklerine belirgin bir etkisi olmamıştır. KNT'teki maksimum Von Mises gerilimi ve maksimum elastik gerinimi hacim oranındaki yükselmeyle birlikte artan bir eğilim göstermiştir. SKNT'ün helis açısındaki artış KNTTP'in Poisson oranında hafif bir yükselmeye neden olurken SKNT'ün tur sayısı ve KNT çapındaki artış tam ters etkiyi göstermiştir. Sonlu elemanlar analizlerinden (SEA) elde edilen sonuçlar bilinen mikromekanik yöntemlerle karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada yeni bir SKNT takviyeli epoksi kompozit sonlu elemanlar modeli oluşturulduğu düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Carbon nanotube (CNT) reinforced polymer composites (CNTRPs) are promising materials which can be utilized in a variety of industries. Several experimental research studies have been conducted to determine the mechanical properties of CNTRPs, however results have not been conclusive. In this study, meso-scale representative volume elements (RVEs) of straight and coiled CNT (CCNT) reinforced epoxy composites were analysed by using commercial finite element analysis software MSC Marc-Mentat. CNTs were randomly distributed and oriented inside the RVE by using developed C++ code. The interface region between CNT and epoxy was modelled by exploiting Cohesive Zone Modelling (CZM) feature of Marc. Weak van der Waals interaction between CNT and epoxy is considered. In randomly oriented CNTs case, increasing CNT volume fraction, CCNT helix angle, and CCNT number of revolutions had positive effects on elastic properties of CNTRP while increasing CNT diameter had detrimental effects. In aligned CNTs case, CNTRP had improved mechanical property in the alignment direction. End structure of CNT (blunt or capped) did not have any significant effect on the elastic properties of CNTRP. Maximum Von Mises stress and maximum elastic strain in CNT showed an increasing trend with raise in CNT volume fraction. Rise in CCNT helix angle slightly increased CNTRP's Poisson's ratio while increasing CCNT number of revolutions and CNT diameter did the exactly opposite. The results obtained from finite element analyses (FEAs) were compared with well-known analytical micromechanics models. This study claims to have developed a novel CCNT reinforced epoxy composite finite element model.
Benzer Tezler
- 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
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Meso-scale finite element modeling of microvascular channels in composites
Kompozitlerdeki mikrovasküler kanalların orta ölçekli sonlu eleman modellemesi
AHMED ALI ABDULL HUSSEIN AL-SHAWK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiTürk Hava Kurumu ÜniversitesiMakine ve Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BARIŞ SABUNCUOĞLU
- Toz yatağında katmanlı imalat prosesinin sonlu elemanlarla modellenmesi
Process modeling of powder bed fusion additive manufacturing with finite element method
FATİH YARDIMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- 3D printed concrete: Multiscale mechanical characterization and computational modeling
3B baskılı beton: Çok ölçekli mekanik karakterizasyon ve hesaplamalı modelleme
ALPER TUNGA BAYRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFŞİN SARITAŞ
DOÇ. DR. ÇAĞLA AKGÜL
- Mikro/mezo şekillendirme işlemleri için bir malzeme modelinin oluşturulması
A material model for micro/mesoforming simulations
YASİN KUDDUSİ KUTUCU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SUNAL AHMET PARASIZ