Composite materials for wind energy applications
Rüzgar enerjisi uygulamaları için kompozit malzemeler
- Tez No: 713160
- Danışmanlar: PROF. DR. JOHN P DEAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Imperıal College London
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Rüzgar enerjisi ve havacılık endüstrileri için tasarımlarda malzemelerin ağırlığı ve mukavemeti önemlidir. Bu tür uygulamalardan yüksek verim elde edebilmek için ağırlığın azaltılması önem arz etmektedir. Sandviç kompozitler ve Fiber Metal Lamineler (FML'ler), üstün mekanik özellikleri sayesinde olağanüstü malzemelerdir. Ancak bu tür uygulamaların maruz kaldığı statik ve dinamik yükler altında değerlendirilmeleri gerekmektedir. Tezin amacı, rüzgar türbini kanadı ve havacılık uygulamaları için sandviç kompozit ve FML'lerin, Dijital Görüntü Korelasyonu (DIC) yardımıyla incelenmesini ve malzemelerin hasar analizlerinin gerçekleştirilmesini sağlamaktır. Bu tezde, dört farklı çekirdek malzemesi ve beş farklı yüzey geometrisi ile sandviç kompozitler incelenmiştir. Darbe ve mekanik performansı iyileştirmek için dış yüzeye yakın daha yumuşak bir çekirdeğe sahip olmanın avantajları ortaya konulmuştur ve kavisli yapılarda reçine infüzyonunu geliştirmek için oluklu çekirdek malzemesi kullanılmıştır. İncelenen sandviç kompozitlerde özellikle rüzgar türbini kanatları için PVC ve PET köpük dolgusu , balsa dolgu yerine kullanılabileceği ortaya konulmuştur. Ek olarak, tek tarafı oluklu ve iki tarafı oluklu köpük malzemesi, enerji absorbsiyonunu iyileştirmek ve eğilme davranışını faydalı bir şekilde artırmak için sıklıkla kullanılan yüzey bitirme seçenekleri olduğu bulunmuştur. Kavisli sandviç kompozitlerin davranışı da bu kapsamda incelenmiştir. Ayrıca üç farklı metal ve üç farklı tasarım konfigürasyonuna sahip FML'ler incelenmiştir. FML'ler için en önemli parametrenin, FML'lerin eğilme ve darbe tepkisi göz önüne alındığında kalınlık olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bu çalışmaların her ikisi de yapı ağırlığını azaltmak ve yapının mekanik mukavemetini artırmak için rüzgar türbini kanadı ve havacılık uygulamaları için malzeme tasarlamak için kılavuz niteliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
Weight and strength of materials are important in design for wind energy and aerospace industries. It is a major advance to design new materials for these kinds of applications to achieve high efficiency reducing weight. Sandwich composites and Fibre Metal Laminates (FMLs) are outstanding materials owing to superior mechanical properties. However, they need to be evaluated under static and dynamic loading to which these kinds of applications are subjected. The purpose of the thesis is the investigation of sandwich composite and FMLs for wind turbine blade and aerospace structure evaluating Digital Image Correlation (DIC) and modelling of sandwich composites and FMLs to provide an insight into the failure processes in these materials. In this thesis, sandwich composites with four different core materials and five different surface finishing options were studied. There are advantages in having a softer core near the outer surface to improve impact and mechanical performance and grooves in the core are used to improve resin infusion and draping for curved structures. For the sandwich composites investigated, PVC and PET foam cored sandwich composites can be a substitute foam core material especially for wind turbine blades instead of using balsa cored sandwich composite. In addition, saw-cut (foam is partially cut) and flexi-cut (with grooves on both sides) are surface finishing options often employed to improve the energy absorption and increase the flexural behaviour in a beneficial way. The behaviour of curved sandwich composites was also assessed. In addition, FMLs with three different metal and three different design configurations have been evaluated. The most important parameter for the FMLs are the thickness when considering flexural and impact response of the FMLs. Both of these studies can be guidelines for designing materials for wind turbine blade and aerospace applications to decrease structure weight and increase the mechanical strength of the structure.
Benzer Tezler
- A framework for composite wind turbine blades: From material development to structural optimisation and ml-enhanced damage detection
Rüzgar türbinleri için hibrit kompozit temelli kanat malzemesi geliştirilmesi, yapısal optimizasyonu ve makine öğrenmesi ile hasar tespiti ve yapısal analiz entegrasyonu
KEMAL HASIRCI
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALAEDDİN BURAK İREZ
- Düşük sıcaklık uygulamaları için faz değiştiren malzemelerin hazırlanması ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
Preparation of phase change materials for low temperature applications and investigation of their thermal properties
SUDE YALDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiYalova ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SELÇUK MERT
- Enerji depolamada yenilikçi karbon yapılı esnek yüzeylerin üretimi ve analizi
Production and analysis of novel carbon structured flexible surfaces for energy storage applications
ESRA ŞERİFE KILIÇ
Doktora
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Yazdırılabilir akıllı enerji depolama sistemi için PVDF-HFP esaslı kompozit polimer elektrolitler
PVDF-HFP based composite polymer electrolytes for printable smart energy storage system
DİDEM SÜRSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Sodyum iyon pil uygulamaları için fosfor/karbon kompozitlerinin sentezi ve elektrokimyasal karakterizasyonu
Synthesis and electrochemical characterization of phosphorus / carbon composites for sodium ion battery applications
ENGİN ALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER