Finite element modeling to predict the mechanical properties of 3d printed concrete
3b yazdırılmış betonun mekanik özelliklerini tahmin etmek için sonlu eleman modellemesi
- Tez No: 902103
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇAĞLAR YALÇINKAYA, DOÇ. DR. SADIK CAN GİRGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Eklemeli imalat olarak da bilinen üç boyutlu (3B) yazdırma, inşaat da dahil olmak üzere sektörlerin çehresini değiştirmektedir. 3B yazdırılmış beton için önemli bir odak alanı, katmanlar arası bekleme süresinin (KBS) katmanlar arasındaki bağ mukavemetini ve ayrıca mekanik özellikleri nasıl etkilediğidir. Genellikle daha yüksek bir KBS, daha düşük bir bağ dayanımına sebep olmaktadır. Mekanik özellikler üzerindeki bu etkileri tahmin etmek için (özellikle eğilme performansına odaklanarak), LS Dyna'da Winfrith beton modelini ve yüzeyden yüzeye temas kopması (tie-break temas algoritması) kullanan bir sonlu elemanlar (FE) modeli geliştirilmiştir. Modelin güvenilirliği için önce bir ağ duyarlılık analizi yapılmış, ardından model literatürden alınan üç deneysel sonuçla doğrulanmıştır. KBS'nin etkisini ve 3B yazdırılmış betonun davranışını daha iyi anlamak için üç set parametrik çalışma yürütülmüştür. Bunlardan ilki, farklı beton dayanımları için KBS'nın eğilme performansı üzerindeki etkisine odaklanmıştır. Bir diğer önemli husus olan çatlak deseni KBS'ye göre değerlendirilmiştir. Anizotropik davranış da değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlardan, KBS'nin artırılmasının, dikkate alınan yükleme yönü için eğilme performansı üzerinde daha az etkiye sahip olduğu görülmüştür. KBS'nin çatlak deseni üzerindeki etkisine ilişkin çalışmada, daha güçlü bağlar zikzak içermeyen düz çatlak desenlerine yol açmıştır. Ayrıca basınç dayanımı ile eğilme dayanımı arasında pozitif bir korelasyon olduğu tespit edilmiştir. Model, 3B yazdırılmış betonun anizotropik davranışını doğru bir şekilde tahmin edebilmiştir. En düşük eğilme dayanımı, kirişin alt kısmında gelişen çekme gerilmelerinin arayüze normal olarak etki ettiği yükleme yönünde elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Three-dimensional (3D) printing, which is also known as additive manufacturing, is changing the face of industries, including construction. One important area of focus for 3D-printed concrete is how interlayer deposition time (IDT) affects the bond strength between layers and also the mechanical properties. Generally, a higher IDT results in lower bond properties. In order to predict these effects on the mechanical properties (with a special focus on the flexural performance), a finite element (FE) model, which made use of the Winfrith concrete model and contact tiebreak surface-to-surface, was developed in LS Dyna. For the reliability of the model, a mesh sensitivity analysis was first performed, after which the model was validated against three experimental results from literature. To further understand the effect of IDT and the behavior of 3D-printed concrete, three sets of parametric studies were conducted. The first one focused on the effect of IDT on flexural performance for different strengths of concrete. The crack pattern, which is another crucial aspect, was evaluated with respect to IDT. The anisotropic behavior was also evaluated. From the results obtained, it was seen that increasing the IDT had less effect on the flexural performance for the loading direction considered. For the study on the effect of IDT on crack pattern, stronger bonds led to straight crack patterns without zigzag. Additionally, it has been determined that there is a positive correlation between the compressive strength and bending strength. The model was able to accurately predict the anisotropic behavior of 3D-printed concrete. The lowest flexural strength was obtained for the loading direction in which the tensile stresses developed at the bottom of the beam were acting normal to the interface.
Benzer Tezler
- Molecular dynamıcs analyses and experımental ınvestıgatıon ın the effects of the nanoaddıtıves on the thermo-mechanıcal propertıes and fracture toughness of bıodegradable polylactıc thermoplastıc
Parçalanabilen polilaktik asit termoplastiklere nano katki maddelerinin ilavesinin termo-mekanik özellikleri̇ ve kırılma tokluğu üzerindeki etkilernin moleküler dinamik analizleri ve deneysel olarak incelenmesi
BURÇAK ZEHİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM BOĞA
DR. ÖĞR. ÜYESİ MIRSADEGH SEYEDZAVVAR
- Distortion modeling and Machining of aerospace materials
Biçim bozulmalarının modellenmesi ve havacılık malzemelerinin işlenmesi
ABBAS HUSSAIN
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Numerical modeling of heat transport for ground-coupled heat pump (GCHP) systems and associated life cycle assessments
Başlık çevirisi yok
AYŞE ÖZDOĞAN DÖLÇEK
Doktora
İngilizce
2016
Jeoloji MühendisliğiUniversity of Wisconsin-MadisonPROF. JAMES TINJUM
PROF. CHRISTOPHER CHOI
- Modeling of temperature field, residual stresses and distortions in direct laser metal sintering
Direkt metal sinterleme yöntemlerindeki sıcaklık alanlarının, artık gerilmelerin ve çarpılmaların modellenmesi
ERDEM KUNDAKCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Statik ve dinamik yükler altında kompozit plakaların hasar durumlarına karşı davranışlarının incelenmesi
Investigation of behaviors of the composite plates during static and dynamic loads
SERDAR KORKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN