Geri Dön

Computational modeling of frontal polymerization

Cephesel polimerleşmenin hesaplamalı modellenmesi

  1. Tez No: 723457
  2. Yazar: KORAY KAYA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 134

Özet

Polimer bazlı kompozitler zorlu koşullar altında yüksek performansın çok önemli olduğu havacılık, otomotiv, denizcilik ve enerji endüstrileri gibi yüksek teknolojili alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Öte yandan polimerik malzemeleri üretmek için kullanılan geleneksel yöntemler, enerji açısından verimsiz, zaman alıcı, karmaşık ve maliyetli tekniklerdir. Alternatif bir kürleme yöntemi olan cephesel polimerleşme, sıvı monomerleri polimerlere dönüştürürken geleneksel polimerleşme yöntemlerinin dezavantajlarını en aza indiren, reaksiyon cephesinin kendi kendine ilerleyip, kendi kendine devam eden ekzotermik tepkimeyi temel alan bir yöntemdir. Buna ek olarak, cephesel polimerleşme, talebe bağlı üretim, yerinde üretim, kalıpsız üretim, 3B baskı ve reçine infüzyonu gibi birçok yeni üretim yöntem olanakları sunmaktadır. Cephesel polimerizasyonun kemotermal yönleri üzerine yapılan yoğun çalışmalara rağmen, kimyasal büzülmenin, keskin sıcaklık gradyanlarının, sıcaklık dağılımının ve tepkime cephesinin hızının üretilen polimerlerin mekanik davranışı özellikle de gerilme birikimlerinin oluşumu üzerine etkisi hala büyük ölçüde incelenmemiştir. Buradan hareketle bu tez çalışması polimerleşmenin bağlaşık sürecini ve bu yöntem ile üretilen polimerik malzemelerin davranışını açıklamak için sağlam hesaplama araçları ile donanmış yeni bünye denklemleri geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu amaçla, polimerleşmenin doğası gereği var olan kemotermal reaksiyonlar ile birleştirilmiş, artımlı çerçevede, termodinamik olarak tutarlı doğrusal olmayan elastik bir model geliştirilmiştir. Buna karşılık, bu çok alanlı bağlaşıklık kimyasal büzülme ve ısıl genleşme nedeniyle oluşan birikmiş gerilmeleri hesaplanmasına olanak sağlamaktadır. Kuşkusuz, mekanik olarak daha güçlü ve daha sağlam polimer kompozitlerin üretimini sağlayan cephesel polimerleşme işlemini eniyilemek için bu gerilmelerin nicel kestirimi kilit öneme sahiptir.

Özet (Çeviri)

Polymer-based composites are widely applied in high-tech areas such as aerospace, automotive, marine, and energy industries where high performance under extreme conditions is crucial. However, the traditional methods used to manufacture polymeric materials are energy-inefficient, time-consuming, complex, and costly processes. Frontal polymerization, an alternative curing method, is based on a self-propagating, self-sustained exothermic reaction front that transforms liquid monomers into cured polymers where the disadvantages of traditional polymerization techniques are minimized. Furthermore, frontal polymerization opens up new possibilities for many new manufacturing concepts such as on-demand manufacturing, on-site, shapeless production, 3-D printing, and resin-infusion. Despite the intensive studies on the chemothermal aspects of frontal polymerization, the impact of the chemical shrinkage, the sharp temperature gradients, the temperature distribution, and the front velocity on the mechanical behavior of frontally produced polymers, especially on the development of the stress accumulations, remains unexamined to a great extent. This thesis, therefore, aims to develop novel constitutive models furnished with robust computational tools to describe the coupled process of frontal polymerization and the behavior of polymeric materials produced by frontal polymerization. To this end, the thermodynamically consistent incremental framework of finite elasticity coupled with the inherent chemothermal fields is developed. In turn, this multi-field coupling allows us to calculate the accumulated stresses due to the chemically induced shrinkage and thermal expansion. Undoubtedly, the quantitative prediction of stress accumulations is of key importance to optimize the process of frontal polymerization towards the production of mechanically stronger and tougher polymer composites.

Benzer Tezler

  1. Development of an early indicator index for tornadic storms in the Euro-Mediterranean region

    Avrupa-Akdeniz bölgesi'ndeki tornadik fırtınalar için erken gösterge endeksinin geliştirilmesi

    ÖMER KUTAY MIHLIARDIÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEVİNÇ ASİLHAN

  2. Finite element analysis in a cloud computing environment

    Başlık çevirisi yok

    NİTEL MUHTAROĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolÖzyeğin Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL ARI

  3. Çoklu doğruluk dereceli modelleme tekniğinin çarpışma analizlerine uygulanması

    Application of multi-fidelity modeling technique on crash analyses

    BURAK YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLER

    PROF. DR. ERDEM ACAR

  4. Modelling prefrontal cortex functions by using neural networks

    Korteks işlevlerinin yapay sinir ağları ile modellenmesi

    GÜLAY KAPLAN BÜYÜKAKSOY

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CÜNEYT GÜZELİŞ

    YRD. DOÇ. DR. NESLİHAN ŞENGÖR

  5. Kanat profili üzerinde oluşan buzun iki boyutta matematiksel modellenmesi ve sayısal çözümü

    Two dimensional mathematical modelling and numerical solution of accumulated ice on wing profiles

    RAMAZAN DÖKME

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET CİHAT BAYTAŞ