Auxetik girintili kafes yapılarının çubuk ve duvar eleman eklenmesi ile enerji absorpsiyonunun kontrol edilmesi ve modellenmesi
Controlling energy absorption and modelling of re-entrant auxetic lattice structures by adding rod and wall elements
- Tez No: 937742
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU, DOÇ. DR. ALİ CAN KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- 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: 156
Özet
Ökzetik malzemeler içi boşluklu yapıları ve gösterdikleri mekanik özelliklerinden dolayı günümüzde otomobil, savunma sanayisi başta olmak üzere hafifliğin ve enerji sönümlemenin önemli olduğu birçok noktada kullanılma potansiyeli sunmaktadır. Bu sebeple birçok araştırmacı özelikle geleneksel olan içe çökük ökzetik bal peteği yapısını iyileştirmeye çalışmaktadır. Bu nedenle üç boyutlu özgün içe çökük ökzetik bal peteği yapısı oluşturulmuştur. Oluşturulan bu yapıya çapraz, çubuk ve duvar eleman ekleyerek enerji absorpsiyon kapasiteleri kontrol edilmeye çalışılmıştır. Bu yeni tasarımlar eklemeli imalat yöntemi olan eriyik yığılma modellemesi (FDM) ile üretilmiştir. Üretilen numunelerin basma testleri gerçekleştirilerek gerilme-birim şekil değiştirme grafikleri elde edilmiştir. Bu grafiklerden de enerji absorpsiyon kapasiteleri ve verimlilikleri kıyaslanmıştır. Bu kıyaslamalar sonucunda çapraz eleman eklenmiş içe çökük ökzetik birim hücrenin yaklaşık 45 kJ/kg ile en yüksek özgül enerji absorpsiyon kapasitesine ulaştığı gözlemlenmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi ile deney sonuçları valide edilerek gelecek çalışmalar için sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Sonlu elemanlar yönteminden yararlanılarak parametrik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Parametrik çalışma ile açı değişimi ve kesit çapının değişimi ile yük taşıma kapasiteleri ve negatif Poisson oranları arasındaki ilişki incelenmiştir. Geleneksel içe çökük ökzetik birim hücre ve modifiye edilmiş içe çökük ökzetik birim hücrelerden desenli yapılar elde edilmiş. Bu desenli yapılar da deneysel olarak test edilmiştir. Bu desenli yapılar Polilaktik Asit ve Akrilonitril Bütadien Stiren malzemelerinden üretilmiştir. PLA ve ABS malzemelerinden üretilen numunelerin sonuçları elde edilip incelenmiştir. Bu çalışma ile literatüre yeni tip içe çökük ökzetik birim hücre tasarımları kazandırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Auxetic materials, due to their hollow structures and exhibited mechanical properties, present potential for use in various applications where lightweight desing and energy absorption are critical, particularly in the automotive and defense industries. Therefore, many researchers aim to improve the re-entrant auxetic honeycomb structure. For this reason, a novel design has been created. A three-dimensional re-entrant auxetic lattice structure was developed based on the two- dimensional re-entrant auxetic unit cell. Energy absorption capacities were attempted to be controlled by adding cross, rod, and wall elements to this structure. These novel designs were produced using the additive manufacturing method, specifically fused deposition modeling (FDM). Compression tests were conducted on the produced samples to obtain stress-strain graphs. From these graphs, energy absorption capacities and efficiencies were compared. As a result of these comparisons, it was observed that the re-entrant auxetic unit cell with added cross elements achieved the highest energy absorption capacity relative to its mass. This study was carried out experimentally. The experimental results were validated using the finite element method , and it was utilized for future studies. A parametric study was conducted using the finite element method, examining the relationship between angle variation, cross-section changes, load-carrying capacities, and negative Poisson's ratios. Patterned structures were created using re-entrant auxetic unit cells and modified re-entrant auxetic unit cells. These patterned structures were also tested experimentally. The patterned structures were produced using PLA and ABS materials. The results of the samples produced with PLA and ABS materials were obtained and analyzed. This study contributed new types of re-entrant auxetic unit cell designs to the literature.
Benzer Tezler
- Negatif Poisson oranına sahip kafes yapılarda geometrik parametrelerin titreşim yalıtımına etkisinin numerik ve deneysel incelenmesi
Analysis of the effect of geomtrical parameters to vibration isolation in lattice structures with negative Poisson's ratio
ALİ MERİH KARADEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP MUHAMMET GÖRGÜLÜARSLAN
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Farklı çekirdek geometrili sandviç yapıların mekanik davranışlarının araştırılması
Investigation of the mechanical behavior of sandwich structures with different core geometries
HAZAL KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET TAŞKESEN
- Fatigue analysis of re-entrant auxetic cellular sandwich panels
Girintili ökzetik hücresel sandviç panellerin yorulma analizi
SAMET ERKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADETTİN ORHAN