Fracture mechanics-based investigation of bioinspired soft-hard interfaces fabricated by multi-material additive manufacturing
Çok malzemeli katmali imalat ile üretilen biyolojik esasli yumuşak-sert arayüzlerin kirilma mekaniği tabanli incelenmesi
- Tez No: 850503
- Danışmanlar: PROF. DR. DEMİRKAN ÇÖKER, YRD. DOÇ. DR. DENİZHAN YAVAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- 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: 139
Özet
Bu çalışma, katmanlı üretim yöntemiyle üretilen çoklu malzemeli polimer kompozitlerde daha sağlam ve güçlü arayüzler oluşturmak için arayüz morfolojisini tasarlama stratejisi sunmaktadır. İki farklı polimer fazı olan PLA (sert) ve TPU (yumuşak) arasında bir dikişli arayüz morfolojisi, eritme filament üretim tekniği ile tasarlanmış ve üretilmiştir. Önerilen strateji, dikişli arayüzleri yumuşak çıkıntılarla oluşturmak için işlem parametrelerinden birini (örneğin, örtüşme mesafesi) kullanır. Arayüzün mikroskopik incelemeleri, önerilen stratejinin çıkıntıların amplitüdünü kontrol edebileceğini ve dolaylı olarak arayüz kusur yoğunluğunu etkileyebileceğini göstermektedir. Örtüşme mesafesi ile sonuçta oluşan çıkıntı amplitüdü arasında pozitif bir korelasyon elde edilir. Tezin ilk bölümünde, çift kiriş bükme testi ile arayüz sertliği ölçümleri, arayüz sertliği ile çıkıntı amplitüdü arasında lineer bir ilişki gösterir. Önerilen arayüz mimarisi, temel arayüzle karşılaştırıldığında arayüz sertliğinde 16-18 kat artışa neden olabilir. Tezin ikinci bölümünde, Dijital Görüntü Korelasyon yöntemi kullanılarak deneylerle elde edilen arayüz yapışma çekme eğrileri incelenmektedir. Kırılma mekaniği tabanlı arayüz yapışma testi yöntemi, arayüz kırılma karakteristiklerini doğru bir şekilde belirlemek için çift kenarlı çentikli çekme geometrisini kullanmaktadır. Çıkıntı uzunluğu arttıkça, kritik stresin arttığı ve çekme-ayrılma eğrilerinin üçgen formdan trapezoidal forma geçiş yaptığı gösterilmiştir. Tezin üçüncü bölümünde, tasarlanmış arayüzün aralar tabaka kayma dayanımı kısa kiriş test yöntemi kullanılarak ölçülmüş ve kırılma süreci dijital görüntü korelasyon ölçümleri ile daha ayrıntılı incelenmiştir. Bulgular, çıkıntı uzunluğu arttıkça aralar tabaka kayma dayanımının ve arayüz sertliğinin giderek arttığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This study presents a facile strategy for architecting the interface morphology to create tougher and stronger interfaces in additively manufactured multi-material polymer composites. A sutural interfacial morphology between two dissimilar polymer phases PLA (Polylactic acid-hard material) and TPU (Thermoplastic Polyurethane-soft material) is designed and fabricated by the fused filament fabrication technique. The proposed strategy utilizes one of the process parameters (i.e., overlap distance) to create sutural interfaces with soft protrusions. The microscopic inspections of the interface suggest that the proposed strategy can control the protrusion length, which indirectly influences the interfacial defect density. A positive correlation between the overlap distance and resulting protrusion amplitude is obtained. In the first part of the thesis, the interfacial toughness measurements by the double cantilever beam test reveal a linear correlation between the interfacial toughness and protrusion amplitude. The proposed interfacial architecture can result in up to a 16–18-fold increase in the interfacial toughness in comparison with the baseline interface. In the second part of the thesis, The interfacial cohesive-traction separation curves are experimentally obtained using the digital image correlation method. The fracture mechanics-based interfacial adhesion test method is developed utilizing double-edge notched Tensile geometry to accurately determine the interfacial fracture characteristics. It is shown that as the protrusion length increases, the critical stress increases in addition to the traction-separation curves transitioning from a triangular form to a trapezoidal form. In the third part of the thesis, the interlaminar shear strength of the architected interface is measured using the short beam test method, and the failure process is further examined through digital image correlation measurements. The findings suggest that the interlaminar shear strength and interface stiffness gradually increase as the protrusion length grows.
Benzer Tezler
- Üç boyutlu mod-ı/ııı kırılma problemlerinin modellenmesi ve deneysel olarak incelenmesi
Modeling and experimental investigation of three dimensional mod-i/iii fracture problems
MURAT BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ OSMAN AYHAN
- Betonarme yapı elemanlarında basınç-kesme kırılmasının ve boyut etkisinin deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of compression shear fracture and size effect of reinforced concrete structural elements
RAGIP İNCE
Doktora
Türkçe
1998
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDUSSAMET ARSLAN
- Karbon elyaf takviyeli epoksi esaslı tabakalı kompozitlerin üretimi ve kırılma davranışlarının incelenmesi
Production of carbon fiber reinforced epoxy based layered composites and investigation of their fracture behaviors
ZEYNEP ŞEYDA OKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KERİMCAN ÇELEBİ
- Pure tensile fracture modelling and toughness measurements on brazilian discs of andesite and marble
Andezit ve mermer brazilyan disklerinde saf çekme kırılma modellemesi ve tokluk ölçümü
CANSIN ÖZDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Maden Mühendisliği ve MadencilikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVEND TUTLUOĞLU
- Kesikli granülometriye sahip betonların lineer olmayan kırılma mekaniği prensipleriyle incelenmesi
Investigation of gap-graded concrete by nonlinear fracture mechanic principles
SENEM YILMAZ ÇETİN
Doktora
Türkçe
2015
Mühendislik BilimleriFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAGIP İNCE