Alüminyum ve EPS dolgulu sentetik köpükten oluşan tabakalı hibrit köpüklerin mekanik ve dinamik davranışlarının deneysel ve nümerik olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of mechanical and dynamic behaviors of layered hybrid foams formed by aluminum and EPS filled syntactic foam
- Tez No: 864321
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA YAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: kapalı hücreli alüminyum köpük, EPS dolgulu sentetik köpük, tabakalı hibrit köpük, basma davranışı, titreşim özellikleri, eğilme davranışı, closed-cell aluminum foam, EPS-filled syntactic foam, layered hybrid foam, compressive behavior, vibration properties, bending behavior
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Dinamiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 124
Özet
Amaç: Havacılık, otomotiv ve tüketim malları endüstrilerinde kompozit tabakalı yüzey elemanları olan sandviç yapılarda çekirdek dolgu elemanı olarak kullanılabilecek mukavemeti, darbe direnci ve enerji emilimi yüksek aynı zamanda hafif hibrit kompozit malzeme türü olan hibrit köpük malzeme tasarlayıp, üretip, analizlerini yapmak amaçlanmıştır. Yöntem: Çalışmada tabakalı hibrit köpüğü üretmek için, kapalı hücreli alüminyum köpük ve EPS dolgulu sentetik köpük kullanılmıştır. EPS dolgulu sentetik köpükler, genleştirilmiş polistiren (EPS) boncukların türleri değiştirilerek geleneksel kalıp döküm tekniği (CMCT) ile üretilmiştir. Bu yeni geliştirilen tabakalı hibrit köpüğü oluşturan kapalı hücreli alüminyum köpük ve EPS dolgulu sentetik köpüğün yapıları mikroskobik olarak incelenmiş, tabakalı hibrit köpüğün basma, titreşim ve eğilme davranışları deneysel ve nümerik olarak araştırılmış ve geleneksel tek köpük malzemelerle karşılaştırılmıştır. Bulgular: Yoğunluğu 0,469 g/cm3 ile 0,487 g/cm3 arasında olan EPS dolgulu sentetik köpüklerin ortalama basma dayanımları 5,91 MPa ile 7,77 MPa arasında değişmiştir. Kapalı hücreli alüminyum köpüğün ise doğrusal elastik bölgede gözlenen maksimum gerilim 5,34 MPa' dır. Tabakalı hibrit köpüklerin basma pik yükünde, alüminyum köpüğe kıyasla eksenel basma altında ~%130 varan artış gözlemlenmiştir. Tabakalı hibrit köpüklerin sönümleme oranı alüminyum köpüğe göre yaklaşık 2,5 kat artmıştır. Hibridizasyon eğilme parametrelerinin artmasına önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Tabakalı hibrit köpükler, alüminyum köpüğe kıyasla gelişmiş bir eğilme davranışı göstermiştir. Alüminyum köpüğün EPS dolgulu sentetik köpükle hibritleştirilmesi, eğilme mukavemetinde yaklaşık %103' lük bir artışa sebep olmuştur. Sonuç: Kapalı hücreli alüminyum köpük ve EPS dolgulu sentetik köpük ile üretilen tabakalı hibrit köpüklerin geleneksel tek köpük malzemelere kıyasla mekanik özelliğinde potansiyel bir artış gözlemlenmiştir. Analizlerin deneysel sonuçları ile nümerik sonuçları ise iyi bir uyum içindedir.
Özet (Çeviri)
Purpose: It is aimed to design, produce, and analyze hybrid foam material, which is a lightweight hybrid composite material with high strength, impact resistance, and energy absorption, which can be used as a core filling element in sandwich structures with composite layered surface elements in the aerospace, automotive and consumer goods industries. Method: In the study, closed-cell aluminum foam and EPS-filled syntactic foam were used to produce layered hybrid foam. EPS-filled syntactic foams are produced by the conventional molding casting technique (CMCT) by changing the types of expanded polystyrene (EPS) beads. The structures of the closed-cell aluminum foam and EPS-filled syntactic foam forming this newly developed layered hybrid foam were investigated microscopically, and compressive, vibration, and bending properties of the layered hybrid foam were investigated experimentally and numerically, and compared with. Findings: The average compressive strength of EPS-filled syntactic foam with a density of 0.469 g/cm3 and 0.487 g/cm3 varied between 5.91 MPa and 7.77 MPa. The maximum stress observed in the linear elastic region of closed-cell aluminum foam is 5.34 MPa. An increase of approximately 130% in the compressive peak load of layered hybrid foams under axial compression was observed compared to closed-cell aluminum foam. The damping rate of layered hybrid foam increased approximately 2.5 times compared to closed-cell aluminum foam. Hybridization contributed significantly to the increase of bending parameters. The layered hybrid foams showed an improved flexural behavior compared to the closed-cell aluminum foam. The hybridization of closed-cell aluminum foam with EPS-filled syntactic foam resulted in an approximately 103% increase in bending strength. Results: A potential increase in the mechanical properties of the layered hybrid foam produced with closed-cell aluminum foam and EPS-filled syntactic foam was observed compared to conventional single-foamed materials. The experimental results and numerical results of the analyses are in good agreement.
Benzer Tezler
- Gözenekli yapılarda yapı ve işletme parametrelerinin ısı iletim katsayısına etkisinin incelenmesi
The investigation of structure and operating parameters effect on the heat transfer coefficient in porous structures
NUMAN YÜKSEL
Doktora
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATAKAN AVCI
- Determination of nanotoxicological effects of silver (Ag0) and aluminium (Al0) nanoparticles on microbial community structure in activated sludge
Gümüş (Ag0) ve aluminyum (Al0) nanoparçacıklarının aktif çamurdaki mikrobiyal yapıya olan nanotoksikolojik etkilerinin belirlenmesi
ELİF BUKET PARLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Alüminyum dolu kalıba döküm uygulamalarında model yoğunluğunun poroziteye etkisi
Effect of pattern density on the porosity of aluminium lost foam castings
SEÇİL KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEREM ALTUĞ GÜLER
- EPS ve mikro balon katkılı hibrit sandviç kompozit yapının sonlu eleman analizi
Finite element analysis of EPS and microballoon filled hybrid sandwich composite structure
MEHMET FATİH ŞANSVEREN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YAMAN
- Alüminyum alaşımlarının dökümünde yörüngesel çalkalamanın mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi
The effect of orbital shaking on microstructure and mechanical properties in casting of aluminum alloys
ÖZNUR KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEREM ALTUĞ GÜLER