Finite element analysis of continuous fiber reinforced thermoplastic composites
Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin sonlu elemanlar analizi
- Tez No: 780885
- Danışmanlar: PROF. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Son yıllarda, özellikle havacılık sektörü için polimer matrisli kompozitler, metal gibi geleneksel malzemelere oranla çok daha fazla tercih edilmektedir. Termoset kompozitlere oranla oldukça kısa proses süresi, kaynaklanabilme özelliği sayesinde daha dayanıklı bir bütün olarak parça üretimi ve geri dönüştürülebilirlik gibi çeşitli avantajlarından dolayı termoplastik kompozitlere olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Termoplastik kompozit parça üretim yöntemlerinin en önemlilerinden birisi de termoform yöntemidir. Düşük işlem döngüsü süresi ve karmaşık parçaların daha kolay üretilebilmesi gibi çeşitli avantajları olmasına rağmen, parça doğruluğunun üst düzeyde olduğu havacılık sektöründe henüz yaygın olarak kullanılmamaktadır. Çalışmanın amacı, thermoform yöntemi kullanılarak termoplastik kompozitten hatasız parça üretmek için bir metot geliştirmektir. İlk olarak optimum proses parametreleri, Ls-Dyna programı kullanılarak yapılan sonlu elemanlar analizleri ile belirlenmiştir. Fabrik malzemenin bazı mekanik özellikleri daha gerçekçi sonuçlar elde etmek için karakterizasyon testleri ile elde edilmiştir. Aynı zamanda, deneysel çalışmalar için proses sürelerini standardize etmek amacıyla, termokapıllar kullanılarak ilk deneme parçası basılmıştır. Şekilsel bozukluk görülmemesine karşın, yüzey kalitesinin oldukça bozuk olduğu görülmüştür. Bu hataları gidermek amacıyla farklı yay konfigürasyonları geliştirilmiş ve düz kompozit plaka yapıları tasarlanmıştır. Termoform analizleri tüm farklı konfigürasyonlar için optimum parameter kullanılarak yapılmıştır. U- kiriş yapısındaki parça, analizlere uygun bir şekilde ısı ile şekillendirilmişitir.Validasyon için yapılan deneylerin analizler ile oldukça iyi bir uyum sağladığı görülmektedir. Karşılaştırmalar fiber oryantasyonları ve deformasyonlar üzerine yapılmıştır. Homojen kalıp sıcaklığının, düz plaka geometrisinin ve tutucu konfigürasyonlarının imalat hataları üzerine etkisi değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, homojen takım sıcaklığının ısıl şekillendirmede büyük önem taşıdığını göstermiştir. Son olarak, malzeme modellerinin hiçbirinin işlem sırasında ve sonrasında meydana gelen tüm deformasyon mekanizmalarını ve deformasyonları hesaba katmak için yeterli olmadığı sonucuna varıldı.
Özet (Çeviri)
In recent years, polymer matrix composites have been preferred much more than traditional materials, such as metal, especially in the aerospace industry. The interest in thermoplastic composites is increasing day-by-day due to certain advantages, such as a very short process time when compared to thermoset composites, and the production of more durable integral part due to its weldability and recyclability. One of the most important thermoplastic composite part production methods is thermoforming. Although it has several advantages, such as a low cycle time and the easier production of complex parts, it is not yet widely used in the aerospace industry, where part accuracy is at the highest level. The aim of the study was to develop a method for manufacturing defect-free thermoplastic composite parts by means of the thermoforming. First, optimum process parameters were determined by finite element analysis performed via Ls-Dyna. Some of the mechanical properties of the fabric material were obtained through characterization tests in order to obtain more realistic results. At the same time, the first trial composite part with thermocouples was formed with the intent of standardizing the processing times for the experimental studies. Despite the determination that there were no shape distortions, it was observed that the surface quality was quite bad. In order to eliminate these defects, different spring configurations were developed and blank composite plate structures were designed. Thermoform analysis was then performed using the optimum parameters for all of the different configurations. The part with the U-beam structure was thermoformed in accordance with the analysis. It was seen that the experiments made for the validation were in very good agreement with the analysis. Comparisons were made of the fiber orientations and deformations. The effect of the homogeneous tool temperature, blank plate geometry, and gripper configurations on the manufacturing defects was evaluated. Experimental results showed that the homogeneous tool temperature is of great importance in thermoforming. Finally, it was concluded that none of the material models were sufficient to take into account all of the deformation mechanisms and deformations that occurred during and after the process.
Benzer Tezler
- Termoplastik kompozit kirişlerin titreşim sönümleme davranışları
Vibration damping behavior of the thermoplastic composite beams
BURAK MATYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI
- Termoplastik prepreg esaslı ağır ticari araç koltuğu tasarımı, analizi ve üzerine enjeksiyon prosesi ile üretimi
Thermoplastic prepreg based heavy commercial vehicle seat design, analysis and production by over-molding injection process
SERKAN BİRÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Polimer Bilim ve TeknolojisiKocaeli ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR BORA
- Nonlinear stress analysis of composite laminated
Tabakalı kompozit plaklarda doğrusal olmayan gerilme analizi
AHMET YAPICI
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONUR SAYMAN
- Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozit malzeme esaslı çok hafif sandviç plakların sonlu elemanlar analiz yöntemi ve deneysel olarak incelenmesi
Finite element analysis and experimental investigation of continuous filament thermoplastic composite material based ultra- lightweight sandwich plates
ASLIHAN HAYIRKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilim ve TeknolojiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI
- Önden yüklemeli bir çamaşır makinesinin dinamik olarak modellenmesi
Dynamic model of a fronty loading washing machine
MEHMET ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ATAKAN ALTINKAYNAK