Experimental and finite element analysis of parameters for the improvement of mechanical properties of aluminum honeycomb sandwich composites
Alüminyum bal peteğinden imal edilmiş sandviç kompozitlerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesine yönelik parametrelerin deneysel ve sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
- Tez No: 902120
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OKAN ÖZDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, CFRP kompozitler, alüminyum bal peteği çekirdekli (AlHC) CFRP yüzey plakaları içeren sandviç yapılar ve farklı nanokil konsantrasyonları ile güçlendirilmiş Kevlar/epoksi kompozitlerin mekanik özellikleri, hasar mekanizmaları ve enerji emilim davranışlarının deneysel ve sayısal bir incelemesini sunmaktadır. Temel olarak 1.25 mm/dk yer değiştirme hızında yarı-statik delme kesme (QS-PS) testleri yapılmış, 12.5 mm/dk ve 25 mm/dk'da ek testler ile hız duyarlılığı değerlendirilmiştir. AlHC içeren CFRP kompozitler, 2654.8 N'lik maksimum kuvvet elde ederek üstün performans göstermiş ve FEM simülasyonları ile 2528.4 N değerine yakın bir şekilde tahmin edilmiştir. 1 wt.% nanokil içeren Kevlar/epoksi kompozitler, 1.25 mm/dk'da 2563.5 N ile en yüksek tepe kuvvetine ulaşmış, daha yüksek hızlarda bu değer 2448.1 N ve 2290.1 N'ye düşerek hız bağımlı bir davranış sergilemiştir. SEM analizi, nanokil takviyesinin fiber-matris bağını önemli ölçüde iyileştirdiğini, fiber çekilmesini azalttığını ve enerji emilimini artırdığını göstermiştir. %0.5 nanokil içeren varyant, mukavemet ve tokluk arasında en uygun dengeyi sağlamış ve %1 nanokil takviyesinde gözlemlenen kırılganlığı önlemiştir. FEM simülasyonları genel mekanik davranışı başarıyla tahmin etmiş, ancak özellikle nanokil takviyeli kompozitlerde zirve sonrası hasarı hafifçe düşük tahmin etmiştir. Bulgular, hem nanokil hem de AlHC çekirdeklerin kompozitlerin mekanik özelliklerini ve enerji emilimini artırmadaki faydalarını vurgulamaktadır. Bu çalışma, yüksek performanslı uygulamalar için malzeme optimizasyonunun önemini vurgulamakta olup, bu ileri kompozitleri havacılık ve otomotiv mühendisliğinde zorlu ortamlara uygun hale getirmektedir.
Özet (Çeviri)
This dissertation presents an experimental and numerical investigation into the mechanical properties, failure mechanisms, and energy absorption of advanced composite materials, including CFRP composites, CFRP facesheets with aluminum honeycomb core (AlHC) sandwich structures, and Kevlar/epoxy composites with varying nanoclay concentrations. Quasi-static punch shear (QS-PS) tests were conducted primarily at a displacement rate of 1.25 mm/min, with additional testing at 12.5 mm/min and 25 mm/min to assess rate sensitivity. CFRP/AlHC composites exhibited superior performance, achieving a peak force of 2654.8 N, which was closely predicted by FEM simulations at 2528.4 N. Kevlar/epoxy composites with 1 wt.% nanoclay exhibited the highest peak force of 2563.5 N at 1.25 mm/min, with a moderate decrease to 2448.1 N and 2290.1 N at higher rates, demonstrating strong rate-dependent behavior. SEM analysis revealed that nanoclay reinforcement significantly improved fiber-matrix bonding, reducing fiber pull-out and enhancing energy absorption. The 0.5 wt.% nanoclay variant provided the most favorable balance between strength and toughness, avoiding the brittleness observed at 1 wt.% reinforcement. FEM simulations successfully predicted overall mechanical behavior but slightly underestimated post-peak damage, particularly in composites with nanoclay reinforcement. The findings emphasize the benefits of incorporating both nanoclay and AlHC cores to enhance mechanical properties and energy absorption in composites. This study underlines the importance of material optimization for high-performance applications, making these advanced composites well-suited for demanding environments in aerospace and automotive engineering.
Benzer Tezler
- Otomotiv rotil parçalarının servis ömrünün belirlenmesinde sonlu elemanlar analizi ve deneysel ömür testleri
Determination of the service life of automotive ball joint components by finite element analysis and experimental lifetime testing
DENİZ ÇORA
- Debriyaj sistemlerinde kullanılan diyafram yaylarda formun yorulma dayanımı ve mekanik karakteristiğe olan etkisinin teorik ve deneysel olarak iyileştirilmesi
Theoretical and experimental improvement of the effect of diaphragm spring form used in clutch systems on fatigue strength and mechanical characteristics
SAMET KABACAOĞLU
- Progresif kalıpla derin çekme süreçlerinin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve optimizasyonu
Finite element analysis and optimization of deep drawing processes using progressive die
UFUK DOĞAN
- Ev tipi bir buzdolabının dinamik çevrim davranışının modellenmesi ve farklı parametrelerin sistem üzerindeki etkilerinin deneysel validasyonu
Modeling the dynamic cycle behavior of a domestic refrigerator and experimental validation of the effects of different parameters on the system
AKIN ÇAĞLAYAN
- Design and fmea analysis of horizontal balancing machine support
Yatay balans makinası destek ayaklarının tasarımı ve analizi
ALİ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Aydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
