Nano katkılı kompozitlerde düşük hızlı darbe davranışlarının araştırılması
Investigation of low speed impact behavior in nano added composites
- Tez No: 946242
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GURBET ÖRÇEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Nanokil, Bor karbür, Hibrit nanokompozit, Düşük hızlı darbe, Nanoclay, Borcarbide, Hybrid nanocomposite, Low velocity impact
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dicle Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 162
Özet
Son yıllarda ileri mühendislik uygulamalarında kullanılan kompozit malzemelerin darbe dayanımını artırmak amacıyla nano takviyeler sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışmada, nanokil ve bor karbür (B₄C) katkılı hibrit kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Kullanılan kompozitler; cam ve karbon fiber takviyeli olup, 4 Cam+2 Karbon+4 Cam diziliminde yerleştirilmiş, toplamda 10 tabakalı olarak hazırlanmıştır. Farklı oranlarda (ağırlıkça %0,75, %1,25 ve %1,75) nanokil ve bor karbür içeren kompozit levhalar ile katkısız hibrit levhalar olmak üzere üç farklı hibrit kompozit levhalar ayrı ayrı üretilmiştir. Üretilen levhalar daha sonra 100 mm x 100 mm ölçülerinde kesilerek, düşük hızlı darbe testleri gerçekleştirilmiş. Düşük hızlı darbe testleri 30 J, 50 J ve 70 J enerji aralıklarında gerçekleştirilmiştir. Deney sonucunda elde edilen verilerle, Kuvvet-çökme, kuvvet-zaman, enerji -zaman grafikleri elde edilmiştir. Elde edilen veriler kendi aralarında ve katkısız numuneler ile karşılaştırılmıştır. Aynı zamanda hibrid numunelerin hasar tipleri de elde edilmiştir. Bu deneysel çalışmada; nanokil katkılı, bor karbür katkılı ve katkısız hibrit numunelerde, 30 J, 50 J ve 70 J enerji aralıklarından elde edilen kuvvet değerleri incelendiğinde, en iyi sonuç nanokil katkılı hibrit numunelerden elde edilmiştir. Nanokil oranlarının artmasıyla, her üç darbe aralığında, elde edilen darbe kuvvetlerindeki artış hem katkısız hem de bor karbür katkılı numunelerden elde edilen değerlerden daha yüksek elde edilmiştir. En iyi sonuç 50 J aralığında %1,75 oranına sahip nanokil katkılı hibrit numuneden elde edilmiş olup, aynı enerji aralığında katkısız numuneden elde edilen değere göre %49,93 oranında daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Ancak bor karbür katkılı hibrit kompozitlerden elde edilen kuvvet değerlerinin, katkısız numunelerden elde edilen değerlere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmanın sonunda, düşük hızlı darbe yüklemelerine karşı dirençli, daha hafif ve mekanik olarak daha dayanıklı kompozit malzemelerin geliştirilmesinde, uygulama alanlarına göre nanokil ve bor karbür gibi nano katkı maddelerinin kullanılmasında elde edilen değerler benzer alanda yapılacak araştırmalar için bilimsel bir referans niteliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, nanofillers have been widely preferred to enhance the impact resistance of composite materials used in advanced engineering applications. In this study, the low-velocity impact behavior of hybrid composites reinforced with nanoclay and boron carbide (B₄C) was experimentally investigated. The composites used in the study were reinforced with glass and carbon fibers, arranged in a 4 Glass + 2 Carbon + 4 Glass stacking sequence, resulting in a total of 10 layers. Three different types of hybrid composite plates were fabricated: nanoclayreinforced, boron carbide-reinforced, and unreinforced (neat) hybrid composites, each with varying filler contents (0.75 wt%, 1.25 wt%, and 1.75 wt%). The fabricated composite plates were cut into 100 mm × 100 mm specimens, and low-velocity impact tests were conducted. The impact tests were performed at three energy levels: 30 J, 50 J, and 70 J. From the test results, force–displacement, force–time, and energy–time graphs were obtained. The data were compared both among themselves and with those from unreinforced specimens. In addition, the damage types of the hybrid specimens were also determined. In this experimental study, the analysis of the force values obtained from the nanoclayreinforced, boron carbide-reinforced, and unreinforced hybrid specimens under 30 J, 50 J, and 70 J energy levels revealed that the best performance was exhibited by the nanoclay-reinforced hybrid composites. As the nanoclay content increased, the impact force values obtained at all three energy levels were significantly higher compared to those of both the unreinforced and boron carbide-reinforced specimens. The highest performance was observed in the specimen with 1.75 wt% nanoclay under 50 J impact energy, showing a 49.93% increase in force compared to the unreinforced specimen at the same energy level. However, the force values obtained from boron carbide-reinforced hybrid composites were found to be lower than those of the unreinforced specimens. In conclusion, the results of this study provide scientific reference data for the development of lightweight, mechanically enhanced composite materials resistant to low-velocity impacts. The findings highlight the potential of using nanofillers such as nanoclay and boron carbide in accordance with the application requirements.
Benzer Tezler
- Karbon nanotüp ve nano silika takviyeli bazalt/epoksi hibrit nanokompozitlerin korozif ortamda darbe davranışları
Impact behaviours of carbon nanotubes and nano silica reinforced basalt/epoxy hybrid nanocomposites in corrosion environment
İBRAHİM DEMİRCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Farklı yoğunluğa sahip nanokompozit takviyesi ile kuş çarpmasına maruz kalan hava taşıtlarının hasar davranışlarının iyileştirme senaryoları
Improvement scenarios of damage behaviors of air vehicles exposed to bird strike with nanocomposite reinforcement of different densities
CENGİZ YAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiHavacılık Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA TAŞYÜREK
- Investigation of impact behavior of the nano-scaled particle filled hybrid composite plates
Nano katkılı hibrit kompozit plakaların darbe davranışlarının incelenmesi
NURETTİN FURKAN DOĞAN
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ERKLİĞ
- Görüntü işleme ve yapay sinir ağları teknikleri ile uçak kanatlarında kullanılan karbon elyaf/bal peteği sandviç kompozitlerde düşük hızlı darbe davranışları üzerine nano grafenlerin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of nano graphen on low-velocity impact behavior in carbon fiber/honeycome sandwich composites used in aircraft wings by image processing and artificial neural networks techniques
İBRAHİM DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2023
Mekatronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SARITAŞ
- Nanopartikül katkılı polimer matrisli kompozitlerle tamir edilen çentikli alüminyum plakaların düşük hızlı darbe davranışları üzerine katkı tipi ve oranının etkileri
The effects of additive type and ratio on the low speed impact behavior of notched aluminum plates repaired with nanoparticle added polymer matrix composites
EBRU GÜÇLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP GÜL APALAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT ÇALIŞKAN