Band structure calculation of 3d ultrawide elastic metamaterials with embedded inertial amplification mechanisms
Gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu aşırı geniş bant aralıklı elastik metamalzemelerin bant yapısının hesaplanması
- Tez No: 791991
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Bu çalışmada, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu ultra geniş bant aralıklı elastik metamalzemelerin fononik bant yapısı elde edilmiştir. Bunun için, Bloch sınır koşulları olarak da bilinen periyodik sınır koşulları birim hücrelere uygulanarak farklı boyut ve geometrilere sahip atalet artırım mekanizmaları ele alınmıştır. İlk olarak, literatürde incelenen bir boyutlu, iki boyutlu ve üç boyutlu periyodik yapılardaki tipik dalga yayılım problemleri incelenmiş ve COMSOL Multiphysics ve ABAQUS/MATLAB programları ile kıyaslama çalışmaları yapılmıştır. Bu sayede, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu elastik metamalzemelerin fonon bant yapısının doğru bir şekilde hesaplanabil- mesi için bu modeller test edilmiş ve doğrulanmıştır. Atalet artırım mekanizmaları karmaşık geometrilere sahiptir ve hesaplama maliyetleri çok yüksek olabilir. Bu yüzden, hem COMSOL Multiphysics hem de ABAQUS/MATLAB programları kullanılarak analizler yapılmıştır. Ayrıca bu programlar kullanılarak elde edilen sonuçların, 3×2 sekizyüzlü dizisinin frekans tepki fonksiyon sonuçları ile karşılaştırılması en doğru modelin belirlenmesini sağlamıştır. Bloch teoremini, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu elastik metamalzeme gibi karmaşık bir sisteme uygularken birçok sorunla karşılaşma olasılığı çok yüksektir. Birçok problem arasından dört olası problem açıklanmış ve çözümleri sunulmuştur. Böylece, geometrinin karmaşıklığından bağımsız olarak herhangi bir geometrinin bant yapısının kolayca elde edilebileceği gösterilmiştir. Özetlemek gerekirse, literatürdeki üç boyutta en geniş bant aralığı bu yöntemle elde edilmiş ve bant aralığı, üst sınırın alt sınıra oranı 14.17 olup 6.37 - 90.26 Hz arasında bulunmuştur. Bu sayede, gömülü atalet artırım mekanizmalarına sahip üç boyutlu elastik metamalzemenin çok geniş bir frekans aralığında her yönden gelen dalgaları engellediği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, phononic band structure of three dimensional (3D) ultrawide elastic metamaterials with embedded inertial amplification mechanisms are obtained. In order to achieve that, inertial amplification mechanisms with different sizes and geometries are considered by applying periodic boundary conditions, also known as Bloch's boundary conditions, to the unit cells. First, typical wave propagation problems in one dimensional, two dimensional, and three dimensional periodic structures studied in the literature are investigated and benchmark studies are performed by COMSOL Multiphysics and ABAQUS/MATLAB programs. In this way, these models are tested and verified so that the phonon band structure of the 3D elastic metamaterials with embedded inertial amplification mechanisms can be calculated accurately. Inertial amplification mechanisms have complex geometries and their computational costs can be very high. Thus, analyses are done by using both COMSOL Multiphysics and ABAQUS/MATLAB programs. Also, the comparison of the results obtained using these programs with the FRF results of the 3×2 octahedron array enables the determination of the most accurate model. It is very likely to encounter many problems when applying Bloch's theorem to a complex system such as a 3D elastic metamaterial with embedded inertial amplification mechanisms. Among many problems, four possible problems are explained and their solutions are presented. Thus, it is shown that the band structure of any geometry can be easily obtained, regardless of the complexity of the geometry. To sum up, in the literature, the widest band gap in 3D is achieved by this method, and the band gap is found to be in between 6.37 - 90.26 Hz, with a ratio of the upper limit to the lower limit of 14.17. Hence, it is demonstrated that the 3D elastic metamaterial with embedded inertial amplification mechanisms impedes waves coming from all directions in a very wide frequency range.
Benzer Tezler
- V3Ge bileşiğinin fiziksel özelliklerinin ve süperiletkenlik mekanizmasının teorik olarak incelenmesi
Theoretical investigation of the physical properties and superconductivity mechanism of V3Ge compound
SÜLEYMAN BERKUTAY DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SADIK BAĞCI
- Bazı AIIBIVC2V tipinde yarıiletken kalkopiritlerin temel fiziksel özelliklerinin ab-initio metot ile incelenmesi
The investigation of some AIIBIVC2V type semiconductor chalcopyrites of fundamental physical properties using ab-initio method
BELGİN KOÇAK
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN ÖZTEKİN ÇİFTCİ
- LnScO3(Ln = Eu, La, Nd, Sm, Pr, Tb) bileşiklerinin elektronik, mekanik, dinamik ve optik özelliklerinin incelenmesi: AB initio hesabı
Investigation of electronic, mechanical, dynamic and optical properties of LnScO3(Ln = Eu, La, Nd, Sm, Pr, Tb) compounds : AB initio calculation
FEHİME HAYAL GEÇİT
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ÇABUK
- Modeling and simulation of electromagnetic problems via the transmission line matrix method
İletim hattı matrisi yardımı ile elektromanyetik problemlerin modellenmesi ve simülasyonu
MEHMET ORHAN ÖZYALÇIN
Doktora
İngilizce
2002
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN TOPUZ
- Kanat yapısal deformasyonunun rüzgar türbini rotor performansı üzerine etkisi
Influence of blade structural deformation on wind turbine rotor performance
AKGÜN KALKAN
Doktora
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU