Finite element analysis of strain distribution on a PDMS membrane
Bir PDMS membranda gerinim dağılımının sonlu elemanlar analizi
- Tez No: 809431
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SAMET AKAR, PROF. DR. PERVİN RUKİYE DINÇER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çankaya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Mechanotransdüksiyon (mekanik iletim) ve mekanoduyarlılık(mekanik duyarlılık) , hücrelerin mekanik uyarılara maruz kaldığında yanıt verdiği iki temel mekanizmadır. Bu tür hücresel yanıtlar, özel hücre gerdirme cihazları kullanılarak incelenebilir. Bununla birlikte, verilerin doğruluğunu ve güvenilirliğini büyük ölçüde etkileyen gerilim homojenliğinin sağlanması, bu cihazların kullanımında karşılaşılan temel zorluktur. Bu tezde, homojen gerilim dağılımına sahip bir polidimetilsiloksan (PDMS) membran tasarlanmış ve üretilmiştir. Parametrik sonlu eleman analizi (SEA) ile membranın boyutları ve şekli optimize edilmiştir. SEA çalışmasında, sorun gerilimlerin %20'ye kadar incelendiği durumu simüle eden bir yer değiştirme kontrollü problem olarak modellenmiştir. Delik çapı, membran kalınlığı, yuvarlak kenar uzunluğu ve yan duvar kalınlığı değişkenlerinin iyileştirilmesi üzerinde çalışılmıştır. Ticari membranlara göre %80 iyileşme ile eşdeğer olduğu düşünülebilecek %90' lık bir homojenlik indeksi elde edilmiştir. Tek eksenli gerilim altında membran malzemesinin doğrusal olmayan davranışını modellemek için uygun hiper elastik malzeme model parametreleri hesaplanmıştır. Beş parametreli Mooney-Rivlin malzeme modeli, deneysel verilerle karşılaştırıldığında en uygun malzeme modeli olarak belirlenmiştir. Membranları başarısız kılan nedenler, çapraz bağlayıcının baz malzemeye oranının ve sertleşme süresi ile sıcaklığının değiştirilmesi ve sonuçta malzeme özelliklerinin ayarlanmasıyla çözülmüştür. 0.75:10 oranında 60°C'de dört saat süreyle sertleştirilen PDMS' in, hücre germe gereksinimlerini karşıladığı ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Mechanotransduction and mechanosensing are two main mechanisms by which the cells respond when exposed to mechanical stimuli. These types of cellular responses can be investigated using dedicated cell stretching devices. However, strain uniformity which greatly affects the collected data's accuracy and reliability is the main challenge when using these devices. In this thesis, a polydimethylsiloxane (PDMS) membrane with uniform strain distribution has been designed and fabricated. Parametric finite element analysis (FEA) has optimized the membrane's size and shape. The FEA study is performed by modeling the problem as a displacement-controlled problem, where strains up to 20% have been examined. Hole diameter, membrane thickness, chamfer length, and sidewall thickness are the parameters that are optimized. A uniformity index of 90 % has been achieved, equivalent to an 80% improvement compared to commercial membranes. Suitable hyperelastic material model parameters are calculated to model the nonlinear behavior of the membrane materials under uniaxial tension. A five-parameter Mooney-Rivlin material model is shown to be the most suitable material model when compared to the experimental data. The issues related to the failure of the membranes have been solved by tailoring material properties by changing the ratio of the cross-linker to the base material and curing time and temperature. A PDMS with a ratio of 0.75:10 cured at 60°C for four hours fulfills the cell stretching requirements.
Benzer Tezler
- Farklı rezorpsiyonlara sahip dişsiz alt çenelere uygulanan implant üstü protezlerde implantlara ve kemik desteğine gelen streslerin in vitro olarak incelenmesi
In vitro analysis of the effect of residual ridge morphology on stress distribution in edentulous mandible with implant retained overdentures
AYŞEGÜL YURDAKOŞ
Doktora
Türkçe
2010
Diş Hekimliğiİstanbul ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN BİLGİN
- Katmanlı kompozit panellerin anlık basınç yüküne dinamik cevabı
Dynamic response of laminated composite panels subjected to blast loading
HALİT S. TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Eğri kök kanallarında şekillendirme sırasında kanal duvarlarında ve aletlerin üzerinde oluşan streslerin üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemiyle değerlendirilmesi
Finite element analysis of stress distribution on instruments and canal walls while preparation of curved canals
DİLEK ERBAY
Doktora
Türkçe
2010
Diş HekimliğiMarmara ÜniversitesiDiş Hastalıkları ve Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİR GÜNDAY
- Titreşime maruz kalan insan vücudunun omurga bölgesinin biyomekanik analizi
Biomechanical analysis of the spinal region of human body exposed to vibration
SUZAN CANSEL DOĞRU
Doktora
Türkçe
2020
Biyomühendislikİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUNUS ZİYA ARSLAN
- Investigation of the fatigue behaviour of metallic components used in plate heat exchangers under variable dynamic loads
Plakalı eşanjörlerde kullanılan metalik komponentlerin değişken dinamik yükler altında yorulma davranışının incelenmesi
YİĞİT HAYTA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SİNAN KANDEMİR