Additive manufacturing of chiral/anti-chiral structures and their characterizations
Kiral/antikiral yapıların eklemeli imalat üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 795438
- Danışmanlar: PROF. DR. ZAFER EVİS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Bu tez çalışmasında negatif Poisson oranı davranışı gösteren tri-chiral ve anti-tri-chiral kafes geometrileri eklemeli imalat ile üretildi ve yapıların malzeme karakterizasyonu tanımlandı. Ögzetik yapıların birim hücreleri çeşitli geometrik ölçülerle oluşturularak çekme ve basma numuneleri tasarlandı. Tasarlanan numuneler PLA filament ile 3D yazıcıda üretildi ve mekanik testler uygulandı. Yapıların stres-gerinim eğrileri elde edildi ve kütle normalleştirilmiş dayanımları hesaplandı. Elde edilen deneysel sonuçlar geometrik açıdan ve hücre oryantasyonu açısından kıyaslandı. Bu çalışmada kullanılan PLA'nın sonlu elemanlar malzeme modeli Johnson-Cook malzeme modeli ile oluşturuldu ve doğrulandı. Seçilen chiral ve anti-chiral yapıların sonlu elemanlar modeli kuruldu. Optistruct ve Radioss çözücüleri çalıştırılarak iki farklı çözüm algoritmasıyla sonlu elemanlar analizi koşturuldu. Sonlu elemanlar çözüm algoritmalarının hata oranı hesaplandı ve sonuçlar kıyaslandı. Hesaplamalı gerilim-gerinim eğrileri oluşturuldu ve deneysel olanlarla kıyaslandı. Eğriler incelendiğinde chiral ve anti-chiral yapıların malzeme davranışlarının hesaplamalı model ve deneylsel sonuçlar için farklı olduğu gözlemlendi. Bunlara ek olarak XRD, SEM, FTIR, TGA ve DSC gibi yapısal karakterizasyon testleri numunelere uygulandı ve sonuçlar değerlendirildi. Son olarak deneysel verilerle çoklu regresyon analizi uygulandı. Sonuç olarak görüldü ki ligament uzunluğunun ve kalınlığın dayanım üzerinde anlamlı bir etkisi vardır. Ayrıca genel olarak chiral yapılar anti-chiral yapılardan daha iyi mekanik özelliklere sahiptir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, tri-chiral and anti-tri-chiral lattice geometries with negative Poisson's ratio behavior were fabricated with additive manufacturing, and the material characterizations of the structures were defined. Tensile and compression specimens were designed by forming the unit cells of auxetic structures with various geometric dimensions. Designed samples were manufactured by a 3D printer with PLA filament and subjected to mechanical tests. Stress-strain curves of the structures were obtained and the mass-normalized strengths were calculated. Obtained experimental results were compared with each other in terms of geometric dimensions and cell orientation. The material model of the PLA used in this study was created in the finite element model according to the Johnson-Cook material model and verified. Finite element models of the selected chiral and anti-chiral structures were constructed. Two different solution algorithms were preferred for the finite element analysis and Optistruct and Radioss solvers were employed. The error rates of the finite element solution algorithms were calculated and the results were compared. Computational stress-strain curves were constructed and compared with experimental ones. When the curves were examined, it was observed that the material behaviors of the chiral and anti-chiral structures were different for the computational model and experimental results. In addition, structural characterization tests such as XRD, SEM, FTIR, TGA, and DSC were applied to the samples, and the results were evaluated. Finally, multiple regression analysis was applied with experimental data. As a result, it was seen that ligament length and thickness have a significant effect on strength. Also, in general, chiral structures have better mechanical properties than anti-chiral structures.
Benzer Tezler
- 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
- Structural design and analysis of an impact resistant auxetic metamaterial
Darbe dayanım özellikli auxetic metamalzemenin yapısal tasarımı ve analizi
SERCAN GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Eklemeli imalat ile titanyum ve polimer esaslı malzemelerden üretilen hücresel yapıların mekanik davranışlarının deneysel olarak araştırılması
Experimental research on mechanical behaviors of additively manufactured cellular structures from titanium and polymer based materials
BERKAY ERGENE
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR YALÇIN
- Mechanical behaviour of polymeric lattice structures produced by additive manufacturing
Eklemeli imalat ile üretilen polimer kafes yapıların mekanik davranışı
ŞÜKRÜ GÜRAY KALAYCIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEZER ÖZERİNÇ
- Mechanical behavior of additively manufactured polymer composite structures and interfaces
Eklemeli imalat ile üretilen polimer kompozit yapıların ve arayüzeylerin mekanik özellikleri
MEHMET KEPENEKCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEZER ÖZERİNÇ