Design and structural analysis of unique lattice structure with negative poisson's ratio
Negatif poisson oranına sahip özgün latis yapı tasarımı ve yapısal analizi
- Tez No: 753270
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İHSAN TOKTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- 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
- 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
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. KADİR GÜNAYDIN
- Özgün auxetic kafes yapıların tasarımı, analizi ve eklemeli imalatı
Design, analysis and additive manufacturing of new auxetic lattice structures
NURİYE NUR KAYA
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CENGİZ ELDEM
- 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
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Yatırım kararlarının değerlemesinde reel opsiyonları bilişim teknolojileri yatırım uygulaması
Valuation of investment decisions with real options: Information technologies investment practice
SELÇUK ALTAN ÖZOĞUL
- 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
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN