Computational modeling of frontal polymerization
Cephesel polimerleşmenin hesaplamalı modellenmesi
- Tez No: 723457
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Havacılık ve Uzay Mühendisliği, İnşaat Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gerilme, Hesaplamalı modelleme, Termomekanik işlem, Stress, Computational modeling, Thermomechanical treatment
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Çoklu doğruluk dereceli modelleme tekniğinin çarpışma analizlerine uygulanması
Application of multi-fidelity modeling technique on crash analyses
BURAK YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLER
PROF. DR. ERDEM ACAR
- Aerodynamic effects of flexible front wings in Formula 1
Formula 1'de esnek ön kanatların aerodinamiğe etkileri
BARKIN İNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Otomotiv MühendisliğiAtılım ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ EMİN
- Epilepsiyle bağlantılı seçili genlerin genotip ve fenotip ilişkisinin bilgisayar tabanlı analizi
Computer-based analysis of genotype-phenotype correlation in selected genes associated with epilepsy
ELSA MORINA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
GenetikTrakya ÜniversitesiGenetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN BİLGE KAMER
- 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
2023
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİNÇ ASİLHAN
- Architectural section generation and semantic evaluation with deep learning methods
Derin öğrenme yöntemleri ile mimari kesit üretimi ve anlamsal değerlendirilmesi
ECE SAVAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU