Fonksiyonel derecelendirilmiş ökzetik yapıların tasarımı imalatı ve sonlu elemanlar analizi ile değerlendirilmesi
Design, manufacturing and finite element assessment of functionally graded auxetic structures
- Tez No: 933289
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CUMHUR OKTAY AZELOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMİT KENAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Mechanical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Auxetic malzemeler, Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler, Katmanlı üretim, Makine mühendisliği, Sonlu elemanlar analizi, Auxetic materials, Functionally graded materials, Additive manufacturing, Mechanical engineering, Finite element analysis
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, negatif Poisson oranına sahip olmalarını sağlayan benzersiz geometrik özelliklere sahip ökzetik yapıların incelenmesi üzerine odaklanmış ve bu yapıların mekanik performansları üzerindeki fonksiyonel derecelendirme etkilerini araştırmıştır. Çalışma kapsamında, tasarım parametreleri, fonksiyonel derecelendirme potansiyeli ve üretim kolaylığı göz önünde bulundurularak üç farklı ökzetik desen seçilmiştir: yeniden girintili (re-entrant), yeniden girintili birleşik duvarlı (RCW) bal peteği ve elips tabanlı desen. Bu desenler, fonksiyonel derecelendirme yaklaşımıyla yeniden tasarlanmış ve 3D yazıcılarla erimiş biriktirme modelleme (EBM) tekniği kullanılarak üretilmiştir. Üretilen numuneler, çekme ve basma testleri gibi çeşitli mekanik deneylere tabi tutulmuştur. Yapılar sonlu elemanlar analizi kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmayı özgün kılan en önemli unsur, ökzetik malzemeler üzerine yapılan önceki araştırmalarda yeterince ele alınmamış olan fonksiyonel derecelendirme yaklaşımının kullanılmasıdır. Bu yenilikçi yaklaşım, yapıların mekanik özelliklerini ve deformasyon davranışlarını daha hassas bir şekilde kontrol etme imkanı sunmaktadır. Elde edilen bulgular, fonksiyonel derecelendirme uygulanmış modellerin, orijinal tasarımlarına kıyasla mekanik performans açısından belirgin şekilde üstün olduğunu göstermiştir. Özellikle sıkıştırma testlerinde, fonksiyonel derecelendirme uygulanmış yeniden girişli modelin %56, RCW bal peteği yapısının %35 ve yeniden girişli birleşik duvarlı RCW bal peteği yapısının %53 oranında daha iyi performans sergilediği tespit edilmiştir. Ayrıca, elips tabanlı model, yalnızca orijinal tasarımından değil, aynı zamanda diğer modellerden de daha üstün performans göstererek en yüksek enerji emme kapasitesine ulaşmıştır. Çalışma aynı zamanda fonksiyonel derecelendirmenin, yönlendirilmiş yer değiştirme davranışını kolaylaştırarak gerinim özelliklerini değiştirebileceğini ortaya koymuştur. Bu durum, fonksiyonel derecelendirme yaklaşımının ökzetik yapıların mekanik performansını optimize etmek ve deformasyon davranışlarını uyarlamak için kullanılabileceğini göstermektedir. Bu bağlamda, bu yaklaşımın malzeme tasarımında önemli avantajlar sağladığı ve gelecekteki araştırmalar için yeni olanaklar sunduğu ifade edilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis study focuses on the investigation of auxetic structures with unique geometric features that provide them with negative Poisson's ratio and investigates the effects of functional grading on the mechanical performance of these structures. Within the scope of the study, three different auxetic patterns were selected considering the design parameters, functional grading potential and ease of production: re-entrant, re-entrant combined wall (RCW) honeycomb and ellipse-based pattern. These patterns were redesigned with functional grading approach and produced using fused deposition modelling (FDM) technique with 3D printers. The produced samples were subjected to various mechanical tests such as tensile and compression tests. Structures were assessed using finite element analysis. The most important element that makes this study unique is the use of functional grading approach, which has not been sufficiently addressed in previous studies on auxetic materials. This innovative approach offers the opportunity to control the mechanical properties and deformation behaviours of the structures more precisely. The findings show that the functionally grading applied models are significantly superior in terms of mechanical performance compared to their original designs. In particular, in compression tests, it was found that the functionally graded re-entrant model outperformed the RCW honeycomb structure by 56%, the RCW honeycomb structure by 35%, and the re-entrant combined wall RCW honeycomb structure by 53%. In addition, the ellipse-based model achieved the highest energy absorption capacity, outperforming not only the original design but also the other models. The study also revealed that functional grading can change the strain properties by facilitating the directed displacement behavior. This shows that the functional grading approach can be used to optimize the mechanical performance of auxetic structures and to adapt their deformation behavior. In this context, it was stated that this approach provides significant advantages in material design and offers new opportunities for future research.
Benzer Tezler
- Eklemeli imalat için tasarlanan fonksiyonel olarak derecelendirilmiş ökzetik kafes yapıların mekanik davranışı üzerine deneysel bir inceleme
An experimental investigation on mechanical behaviour of functionally graded auxetic lattice structures designed for additive manufacturing
NESLİHAN TOP
- Fonksiyonel derecelendirilmiş yüzey katmanlı ve re-entrant metalik çekirdek katmanlı sandviç silindirik kabuğun termal ortamda titreşim analizi
Vibration analysis of a sandwich cylindrical shell with functionally graded face sheets and a re-entrant metallic core under thermal environment
HASAN ERZI
- 3D prıntıng of ınfıll-based tpu auxetıc metamaterıals: a slıcer-controlled desıgn-to-fabrıcatıon experıment
3B baskıyla dolgu tabanlı tpu oksetik metamalzemeler: Dilimleyici kontrollü tasarımdan üretime bir deney
FATIMA AYECH
- Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerden yapılmış termal bariyer kaplamalarındaki kenar çatlaklarının süreksiz rejimde sonlu elemanlar metodu ile incelenmesi
Finite element analysis of edge cracks in the thermal barrier coating's made of functionally gradient materials in transient regime
EMİNE GÜLİN DİMİTOKA
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Eskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Fonksiyonel derecelendirilmiş içi boş uçları sabit ve serbest silindirde gerilme analizi
Stress analysis of a functionally graded hollow cylinder with fixed and free ends
CELAL EVCİ
