Modelling and characterization of porous fabric reinforcement permeability and compressibility in composite materials manufacturing
Kompozit malzeme imalatında gözenekli kumaş takviye geçirgenliği ve sıkıştırılabilirliğinin modellenmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 768094
- Danışmanlar: PROF. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Kıvrımsız E-cam elyafın kalınlık yönünde geçirgenliği modellendi ve deneysel olarak karakterize edildi. Daha önce çeşitli çalışmalarda kullanılmış kalınlık yönünde geçirgenlik deney düzeneği modifiye edildi. Deneyde kullanılan katman sayısı düşürüldü ve numunenin elyaf hacim oranını değiştirmek için yeni bir yaklaşım tasarlandı. İki eksenli (biaxial) E-cam elyafın geçirgenlik komponentleri iki boyutlu (radyal) geçirgenlik deney düzeneği ile karakterize edildi. Deney sonuçları arasındaki değişkenlik literatürde olan çalışmalara benzer şekilde gözlemlendi. Kıvrımsız E-cam elyafın sıkıştırılabilirliği Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM) ve Yapısal Aydınlatma ile Tarama (Structural Light Scanning (SLS)) deney düzeneği kullanılarak karakterize edildi. Daha önce laboratuvarımızda yapılmış bir araştırmada kullanılandan farklı, yeni bir deneysel takvim tasarlandı ve sıkıştırılabilirlik karakterizasyonu için test edildi. Tek bir SLS ölçümünün doğruluğu düşüktü, ancak, tekrarlanan ölçümler arasındaki doğruluk yüksekti ve bu da SLS sisteminin parça kalınlığı ölçmek için uygun olabileceğini göstermektedir. Dokuma kumaşın gözenekli elyaf demetlerindeki elyaf hacim oranı varyasyonu numerik olarak ANSYS Fluent'te incelendi. Genel olarak, birim hücredeki fiber demetlerinin geçirgenliği, uzaysal olarak değişen elyaf hacim oranı kullanıldığında, sabit elyaf hacim oranı kullanılan modele göre daha düşük bulundu. İki dereceli akış modeli ANSYS Fluent'te hazırlandı ve literatürde olan bir çalışmanın sonuçları ile doğrulandı. Hazırladığımız model, elyaf hacim oranının lokal değişkenliğini kapsayacak şekilde geliştirildi. Bu çalışmanın kompozit araştırmalarına katkısı, kompozit üretiminde kullanılan kumaşların modellenmesine yönelik, kumaşlardaki elyaf hacim oranı değişkenliğini ve elyaf dağılımındaki değişkenliği hesaba katan bir modelleme yaklaşımının sunulmasıdır. Bu yüzden Reçine Transfer Kalıplama (RTM) ve vakum infüzyon gibi kompozit üretim süreçlerinde sıkıştırılmış elyaf katmanlarının farklı seviyelerde elyaf yerleştirmesi için uygun bir model için rehber alınabilir.
Özet (Çeviri)
Through-thickness permeability of an E-glass non-crimp fabric (NCF) was modeled and characterized experimentally. Characterization setup used previously in various studies was modified. The number of layers used in an experiment was reduced and a new approach was designed to adjust the fiber volume fraction of the fabric preform. In-plane permeability components of a biaxial fabric was characterized by 2D (radial) flow experiment. Scatter between experimental results was observed similar to previous results in literature. Compressibility of a NCF was characterized using a vacuum infusion setup, pressure regulator and structured light scanning (SLS) system. Compared to previous study in our research lab, a new experimental SLS schedule was designed and tested for compressibility characterization. The accuracy of a single SLS measurement was low, however it was shown that repeated measurements had a better accuracy which made our SLS system suitable to monitor the part thickness variation with time. The variation of fiber volume fraction within the porous tows of a woven fabric was numerically investigated using ANSYS Fluent. In general, permeability of a tow assembly in a unit cell with spatially varying fiber volume fraction was lower than uniformly distributed fiber volume fraction. A dual scale model was prepared and verified by comparing its results with another study and its case studies available in the literature. Our model allows accounting any local variation in fiber volume fraction. This thesis contributes to the literature by presenting a new approach in modelling of fabric reinforcement permeability and compressibility which accounts for the non- uniformity of fiber distribution and the local variation of fiber volume fraction. Thus, it can be a guide to an appropriate model for different levels of fiber nesting of compacted fabric layers, as observed in composite manufacturing processes such as resin transfer molding and vacuum infusion.
Benzer Tezler
- Monitoring and modeling part thickness in vacuum assisted resin transfer molding
Vakum destekli reçine transfer kalıplama (VARTM) yönteminde parça kalınlığının izlenmesi ve modellenmesi
NAZLI KÖROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Experimental and numerical investigation of material characterization and flow monitoring in liquid composite molding processes
Sıvı kompozit kalıplama yöntemlerinde akışın ve malzeme özelliklerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
BARIŞ ÇAĞLAR
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Development of energy absorption capability of present body armor system by adding different filler materials and changing geometry
Mevcut vücut zırhı sistemlerinin farklı dolgu malzemeleri eklenerek ve geometri değiştirilerek enerji sönümleme kapasitelerinin geliştirilmesi
ALİ İMRAN AYTEN
Doktora
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT EKİCİ
PROF. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- Mechanical characterization and modelling of porous polymeric materials manufactured by selective laser sintering
Lazer sinterleme yöntemi ile üretilmiş gözenekli polimerik malzemelerin mekanik karakterizasyonu ve modellemesi
CEVDET MURAT TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN DAĞ
YRD. DOÇ. DR. MERVE ERDAL
- Modeling of sorption and investigation of flow mechanisms of coalbed gas
Kömür yatağı gazının yüzeye tutulmasının modellenmesi ve akış mekanizmasının araştırılması
CEVAT ÖZGEN KARACAN
Doktora
İngilizce
1998
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPetrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENVER OKANDUN