Homogenization of nanocomposites with agglomerating particles using embedded element method
Topaklanabilir katkı içeren nanokompozitlerin gömülü eleman yöntemiyle homojenleştirilmesi
- Tez No: 827306
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Kompozit malzemeler üstün ve ayarlanabilir özelliklerinden dolayı farklı endüstrilerde kullanılmaktadır. Öte yandan analitik yaklaşımlar ve testler mekanik özelliklerinin hesaplanmasında zorlu ve yetersizdir. Bu nedenle homojenleştirilmiş etkin özellikleri hesaplamak için kesin ve etkili prosedürler kullanılmalıdır. Bu çalışmanın amacı nanokompozitlerin etkin mekanik özelliklerini verimli ve hassas bir şekilde hesaplamak için bir çerçeve oluşturmaktır. Etkin özellikleri hesaplarken dikkate alınması gereken önemli bir nokta, topaklanma etkisidir. Topaklanmanın genellikle nanokompozitlerin mekanik özelliklerine negatif yönde bir etkisi olur. Amaca ulaşırken çeşitli yöntemler kullanılmakta ve hesaplama sürecini kolaylaştırmak için algoritmalar yazılmaktadır. Temsili hacim elemanlarının kullanılması ve gömülü eleman yönteminin kullanılması, modelleme çabasını ve hesaplama maliyetini azaltır. Yöntemlerin etkinliğini ve güvenilirliğini kanıtlamak için çok sayıda çalışma yapılmıştır. Söz konusu yaklaşımların yakınsama çalışmaları sonrasında uyumlu sonuçlar verdiği kanıtlandıktan sonra çalışmaların sonuçları sunulmaktadır. Topaklanmalar matrisin içinde daha büyük küreler halinde oluşturulur. Birbirine yakın parçacıklar kaldırılır ve seçilen parçacıkların yerine topaklanmalar yerleştirilir. Topaklanmanın mekanik özellikleri ters karışım kuralı kullanılarak belirlenir. Topaklanmaların etkisi, hesaplamalı homojenleştirme yöntemi kullanılarak topaklanan ve topaklanmayan vakaların homojenleştirilmiş elastik özelliklerinin karşılaştırılması yoluyla gözlemlenir. Ayrıca parçacık boyutu ile topaklanmaların mekanik özellikler üzerindeki etkisini gösteren bir çalışma yapılmıştır. Son olarak sonuçlar literatürle karşılaştırılmış ve elastik özellikler üzerinde benzer negatif eğilimler gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Composite materials are used in different industries due to their superior and tunable properties. On the other hand, analytical approaches and tests are challenging and insufficient in the computation of their mechanical properties. Therefore, precise and efficient procedures should be used to calculate their homogenized effective properties. The aim of this study is to create a framework to compute the effective mechanical properties of nanocomposites efficiently and precisely. A crucial point to consider while calculating the effective properties is the effect of agglomeration. The agglomeration generally negatively affects the mechanical properties of nanocomposites. While achieving the objective, various methods are employed, and scripts are written to ease the computational process. Using representative volume elements and employing the embedded element method ease the preprocessing effort and the computational cost. Numerous studies have been conducted to prove the efficiency and reliability of the methods. After proving that the aforementioned approaches give compatible results after convergence studies, the outcomes of the studies are presented. Agglomerations are formed as larger spheres inside the matrix. Close particles vanish, and agglomeration is placed instead of selected particles. The mechanical properties of the agglomeration are assigned using the inverse rule of mixture. The effect of the agglomerations is observed by comparing the homogenized elastic properties of cases with and without agglomerations using the computational homogenization method. Also, a study is conducted showing the relation between the particle size and agglomeration effect on mechanical properties. Ultimately, the results are compared with the literature, and similar trends in the degradation of elastic properties are observed.
Benzer Tezler
- Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites
Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi
YAĞMUR ATEŞCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ
- A two-level homogenization method for polymer nanocomposites with coated inclusions
Kaplamalı takviyeye sahip polimer nanokompozitler için iki seviyeli bir homojenleştirme yöntemi
DİLEK GÜZEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Nanoparçacık takviyeli epoksi malzemelerin teorik ve deneysel incelemesi
Theoretical and experimental investigation of nanoparticle reinforced epoxy materials
CAN DİKİCİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Halloysite nanotüp ve nano kauçuk parçacık takviyeli epoksi imalatı ve mekanik karakterizasyonu
Manufacturing and mechanical characterization of halloysite nanotube and nano rubber particle reinforced epoxy
İNCİ PİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- A new time domain boundary element formulation for rate-dependent inelasticity with application to homogenization
Yükleme hızına bağlı elastik olmayan malzemeler için yeni bir zaman alanı sınır eleman formülasyonu ve homojenleştirme uygulaması
AHMET ARDA AKAY
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE