Comparative investigation on afp lay-up parameters and stacking sequences for thermoset composites under varying thermal environments and thicknesses
Değişen termal ortamlar altında ve kalınlıklarda termoset kompozitler için afp yerleştirme parametreleri ve istif sırası üzerinde karşılaştırmalı araştırma
- Tez No: 930965
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI, DOÇ. DR. HASAN ULUS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Karbon fiber takviyeli polimer kompozitler, yüksek rijitlik-ağırlık oranları ve yük taşıma kapasiteleri sayesinde havacılık uygulamaları için vazgeçilmez hale gelmiştir. Otomatik Elyaf Yerleştirme (Automated Fiber Placement, AFP), yüksek kaliteli kompozit bileşenlerin hassas elyaf dizilimlerini ve minimum malzeme israfıyla üretilmesini sağlayan ileri düzey bir üretim tekniğidir. AFP'nin temel avantajlarından biri, kompozitlerin mekanik özelliklerini, elyaf yönelimi ve lamina kalınlığı optimize edilerek özelleştirme yeteneğidir. Bu tez, AFP yerleştirme sürecinin kritik bir parametresi olan sıkıştırma kuvvetinin kompozit laminasyonların mekanik ve kırılma performansı üzerindeki etkisini incelemektedir. Kompozit laminantlar, doğru konsolidasyon ve kurlenmenin sağlanabilmesi için Vakum Torbası Yöntemi (Vacuum Bag Only, VBO) kullanılarak üretilmişlerdir. Çalışma, öncelikle farklı istifleme dizilimlerine sahip kompozit laminasyonların mekanik özellikleri, kırılma davranışları ve hasar mekanizmalarının, sıkıştırma kuvvetindeki değişimlere bağlı olarak oda sıcaklığı (Room Temperature, RT) koşullarında nasıl etkilendiğini araştırmaktadır. Hasar mekanizmalarının karakterizasyonu için Akustik Emisyon (AE) analizi kullanılmıştır.Ardından, tez, termal döngü (Thermal Cycling, TC) ortamlarında, değişken operasyonel koşulları simüle ederek, AFP yerleştirme sonrası VBO sureci ile kürlenmiş kompozit laminasyonlarının statik, dinamik ve kırılma davranışlarını incelemektedir. Tek-yönlü (UD), çapraz-fiberli (CP) ve kuazi-izotropik (QI) elyaf yönelimlerinde Mode-I ve Mode- II yükleme altındaki hasar mekanizmaları analiz edilmiş ve bu analizler hem RT hem de TC koşulları için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleriyle detaylandırılmıştır. Bulgular, TC'nin mekanik performans ve kırılma davranışlarını her istifleme diziliminde önemli ölçüde değiştirdiğini ve bu değişimlerin sıkıştırma kuvvetinin özelleştirilmiş etkilerine bağlı olduğunu göstermektedir. Bunun yanı sıra, tez, AFP ve VBO süreçleri kullanılarak kürlenmiş UD, CP ve ply-drop istifleme dizilimlerine sahip laminasyonların mekanik özellikleri, hasar mekanizmaları ve anormallikleri üzerindeki lamina kalınlık değişimlerinin etkisini değerlendirmektedir. Sonuç olarak, bulgular, sıkıştırma kuvvetinin farklı istifleme dizilimlerine sahip kompozit laminasyonların mekanik ve kırılma özelliklerini optimize etmek için kilit bir parametre olduğunu ortaya koymaktadır. Bu bulgular, AFP yerleştirme teknolojisini ileriye taşımakta ve çeşitli çevresel koşullara ve kalınlık gereksinimlerine uygun, yüksek performanslı ve güvenilir kompozit malzemelerin geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Carbon fiber-reinforced polymer composites (CFRPCs) possess exceptional stiffness-toweight ratios and load-carrying capacities, making them essential in aerospace applications. Automated Fiber Placement (AFP) is an advanced manufacturing technique that enables the fabrication of high-quality composite components with precise fiber alignment and minimal material waste. A key advantage of AFP lies in its ability to tailor the mechanical properties of composites by optimizing fiber orientation and laminate thickness. This dissertation investigates the influence of consolidation force, a critical AFP lay-up process parameter, on the mechanical and fracture performance of composite laminations. The laminates are cured using the Vacuum Bag Only (VBO) process to ensure proper consolidation and curing. The study first examines how variations in consolidation force impact the mechanical properties, fracture behavior, and damage mechanisms of composite laminations with different stacking sequences under room temperature (RT) conditions. Acoustic Emission (AE) analysis is employed to characterize the failure mechanisms. Subsequently, the thesis examines the static, dynamic, and fracture behavior of the AFP laminations under thermal cycling (TC) environments, simulating fluctuating operational conditions. Damage mechanisms in uni-directional (UD), cross-ply (CP), and quasiisotropic (QI) fiber orientations under Mode-I and Mode-II loading are analyzed and findings are further discussed using Scanning Electron Microscopy (SEM) images for both RT and TC conditions. Results reveal that TC significantly changes the mechanical performances and fracture behaviors of each stacking sequences in a different manner, which is attributed to the tailored effects of consolidation force. Furthermore, the dissertation evaluates the impact of laminate thickness variations on the mechanical properties, damage mechanisms, and abnormalities of UD, CP, and their plydrop stacking sequence configurations laid-up using AFP and VBO process to realize the curing process. Overall, the findings demonstrate that consolidation force is a pivotal parameter for optimizing the mechanical and fracture properties of composite laminations with different stacking sequences to cover various applications. These insights advance the AFP lay-up technology, contributing to the development of high-performance, reliable composite materials suitable for varied environmental conditions and thickness requirements.
Benzer Tezler
- Hepatoselüler karsinoma teşhisinde AFP ile HSP90α biyobelirteçlerinin karşılaştırmalı ve kombine kullanımında prognostik öneminin değerlendirilmesi ve IDO1 enziminin hepatoselüler karsinoma mekanizmasındaki rolünün araştırılması
Evaluation of prognostic importance of comparative and combined use of AFP and HSP90α biomarkers in the diagnosis of hepatocellular carcinoma and investigation of the role of IDO1 enzyme in the mechanism of hepatocellular carcinoma
GÖZDE DİNLEYİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyokimyaSelçuk ÜniversitesiBiyokimya (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİRUZE KURTOĞLU
- Gebelik ve laktasyon döneminde aflatoksin b1 uygulanan sıçanların yeni doğanlarında karaciğer üzerine genotoksik etkilerin histolojik olarak araştırılması
Histological investigation of genotoxic effects on the neonatal rats liver of aflatoxin b1 exposure rats during pregnancy and lactation
KUBİLAY DOĞAN KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Histoloji ve EmbriyolojiEge ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL UYSAL
- Depolama raf sistemlerinde tırnaklı ve bulonlu kiriş-kolon birleşimleri için karşılaştırmalı inceleme
Comparative investigation on tabbed and bolted beam-to-column connections of storage rack systems
ERDEM ARIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH MEHMET ÖZKAL
- Fiber takviyeli tek ve çift doğrultuda çalışan döşeme plaklarının mekanik davranışlarının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Comparative investigation on mechanical behaviours of fiber reinforced one and two-way slabs
FERRUH TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİHNİ ZERİN
- Türkiye ve Batı Avrupa'daki köprü tasarımları ve bunların uygulanmasında kullanılan öngerilmeli beton kirişlerin karşılaştırmalı analizi: Genel bakış ve öneriler
A comparative investigation on the applications of prestressed concrete in bridge design in western europe and Turkey, outlook and suggestions
SALİH ERDAL ÖZDENER
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat MühendisliğiMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiYapı Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN MUNGAN