Geri Dön

Design and structural analysis of unique lattice structure with negative poisson's ratio

Negatif poisson oranına sahip özgün latis yapı tasarımı ve yapısal analizi

  1. Tez No: 753270
  2. Yazar: İBRAHİM AKSOY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. İHSAN TOKTAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 107

Özet

Pozitif Poisson oranı çoğu malzemenin ortak ve karakteristik özelliklerinden biridir. Negatif Poisson oranına sahip malzemeler ise daha sınırlı sayıda olup auxetic malzeme olarak isimlendirilir. Auxetic davranış gösteren malzemeler, Poisson oranlarının negatif olmaları sebebiyle normal malzemelerden farklı olarak basma işleminde daralır, çekme işleminde ise genişler. Negatif Poisson oranına sahip malzemelerin enerji emiciliği, kırılma dayanımı, termal şok dayanımı vb. özelliklerinin yüksek olması beklenir. Bu sebeple biyomedikal, savunma sanayi ve havacılık gibi birçok alanda kullanılması planlanmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde, belirlenen negatif Poisson oranına sahip özgün latis yapıların kalınlık ve açı parametrelerine göre yapısal analizleri yapılmıştır. 3 farklı kalınlık ve 5 farklı açıya göre toplamda 15 farklı latis yapının Poisson oranları hesaplanmıştır. En düşük Poisson oranı -0,70 olarak bulunmuştur. Ardından, en düşük Poisson oranına sahip latis yapının kütlesi sabit tutularak iki farklı yöntem ile geometrik iyileştirmeler yapılmış ve yapılan iyileştirmeler nümerik olarak modellenmiştir. Uygulanan iyileştirmeler sonucunda tekrar sonlu elemanlar analizi yapılmış ve iki farklı geometrik iyileştirme yöntemi uygulanan latis yapıların Poisson oranları -0,78 ve -0,73 olarak hesaplanmıştır. Son olarak elde edilen üç farklı latis yapıların mekanik özelliklerinin karşılaştırılması amacıyla sonlu elemanlar yöntemi ile modal, static structural ve explicit dynamics analizleri yapılmıştır. Yeni nümerik model uygulandıktan sonra yapılan analiz sonuçlarına göre latis yapının üzerinde oluşan gerilmelerde ciddi miktarda azalma olduğu gözlemlenmiştir. Sonuç olarak; farklı desenlere sahip auxetic geometrilerin gerilimlerinin, kendilerine özel formüllerle geliştirilecek matematiksel modellemelerle azaltılabileceği kanısına varılmıştır.

Özet (Çeviri)

The positive Poisson's ratio is one of the common and characteristic features of most materials. Materials with a negative Poisson's ratio are called auxetic materials. Materials with auxetic behavior are rare in nature. Auxetic materials, unlike normal materials, contract in compression and expand in tension, due to the negative Poisson's ratios. Materials with negative Poisson's ratio have energy absorbency, fracture strength, thermal shock resistance, etc. properties are expected to be high. For this reason, it is planned to be used in many fields such as biomedicine, defense industry and aviation. Structural analysis was run according to the thickness and angle parameters of the unique lattice structure with negative Poisson's ratio determined in the first part of the study. Poisson's ratios of 15 different lattice structures in total were calculated according to 3 different thicknesses and 5 different angles. The lowest Poisson's ratio was found to be -0.70. Then, geometric improvements were made with two different methods by keeping the mass of the lattice structure with the lowest Poisson's ratio constant and the improvements were modeled numerically. As a result of the applied improvements, finite element analysis was performed again and the Poisson's ratios of the lattice structures with two different methods were calculated as -0.78 and -0.73. Finally, in order to compare the mechanical properties of three different lattice structures, modal, static structural and explicit dynamics analyzes were carried out using the finite element method. According to the results of the analysis made after the new numerical model was applied, it was observed that there was a significant decrease in the stresses on the lattice structure. As a result; It has been concluded that the stresses of auxetic geometries with different lattices can be reduced by mathematical models developed with special formulas.

Benzer Tezler

  1. Çift ok uçlu ökzetik çekirdeğe sahip sandviç yapıların darbe davranışının incelenmesi

    Investigation of the impact behavior of sandwich structure with double arrowhead auxetic core

    UĞUR KAYACAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN

    DR. KADİR GÜNAYDIN

  2. Özgün auxetic kafes yapıların tasarımı, analizi ve eklemeli imalatı

    Design, analysis and additive manufacturing of new auxetic lattice structures

    NURİYE NUR KAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ CENGİZ ELDEM

  3. Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques

    Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi

    KADİR GÜNAYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE

  4. Yatırım kararlarının değerlemesinde reel opsiyonları bilişim teknolojileri yatırım uygulaması

    Valuation of investment decisions with real options: Information technologies investment practice

    SELÇUK ALTAN ÖZOĞUL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    İşletmeİstanbul Teknik Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BURÇ ÜLENGİN

  5. FeNiCoCu yüksek entropili alaşımlarının ultrasonik sprey piroliz tekniği ile üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of FeNiCoCu high entropy alloys via ultrasonic spray pyrolysis method

    BURAK KÜÇÜKELYAS

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN