Eklemeli imalat ile üretilmiş sandviç kompozit kirişlerin mekanik analizi
Mechanical analysis of sandwich composite beams manufactured by additive manufacturing
- Tez No: 981864
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR ÖZMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Plastik kompozitler, Polimer kompozitler, Plastic composites, Polymer composites
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekanik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında kompozit sandviç yapılarda çekirdek geometrisinin mekanik özellikler üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, farklı çekirdek geometrilerinin (dolu, kare, ince uzun, üçgen, bal peteği, re-entrant, arc re-entrant ve yıldız biçimli) eğme ve darbe dayanımları üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak ortaya koymaktır. Bu amaçla, karbon fiber takviyeli epoksi esaslı kabuk malzeme ile termoplastik poliüretan (TPU) çekirdek kullanılarak hibrit sandviç yapılar üretilmiştir. Kabuk yapısı Vakum Destekli Reçine İnfüzyon Metodu (VARIM) ile, çekirdek yapısı ise Eklemeli İmalat (FDM) teknolojisi ile üretilmiş ve iki bileşen yapıştırma yöntemiyle birleştirilmiştir. Yapıların mekanik performansları üç nokta eğme testi (ASTM D790) ve çentiksiz Charpy darbe testi (ASTM D6110) kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, üçgensel çekirdek geometrisinin 50,8 MPa eğme mukavemeti, 1,60 GPa eğme modülü ve 25,1 kJ/m² darbe dayanımı ile en yüksek performansı sergilediğini göstermiştir. Bal peteği yapı, düşük kütlesine rağmen yüksek özgül dayanım sunmuştur. Auxetic karakterli re-entrant ve arc re-entrant geometriler ise orta-yüksek rijitlik düzeyinde deformasyon kontrollü enerji yutma davranışı göstermiştir. Yıldız biçimli ve ince-uzun geometriler nispeten düşük dayanım ve yüksek deformasyon eğilimleri ile dikkat çekmiştir. Bu çalışma, farklı çekirdek geometrilerinin aynı üretim ve test koşulları altında sistematik olarak karşılaştırıldığı nadir araştırmalardan biri olup hibrit üretim yönteminin (VARIM + FDM) kompozit yapı tasarımındaki potansiyelini göstermektedir. Elde edilen bulgular, özellikle hafiflik-rijitlik-tokluk dengesi arayan havacılık, otomotiv ve yapı sektörleri için önemli mühendislik verileri sunmaktadır. Sonuç olarak, çekirdek geometrisinin malzeme performansı üzerindeki belirleyici rolü deneysel olarak doğrulanmış ve kompozit sandviç yapıların optimizasyonu için yeni bir tasarım perspektifi kazandırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the effect of core geometry on the mechanical properties of composite sandwich structures was experimentally investigated. The main objective of the study was to comparatively evaluate the influence of different core geometries (solid, square, slender, triangular, honeycomb, re-entrant, arc re-entrant, and star-shaped) on bending and impact performance. For this purpose, hybrid sandwich structures were fabricated using carbon fiber-reinforced epoxy skins and thermoplastic polyurethane (TPU) cores. The skins were produced by the Vacuum-Assisted Resin Infusion Method (VARIM), while the cores were fabricated by Additive Manufacturing (Fused Deposition Modeling, FDM), and both components were bonded using an adhesive process. Mechanical performance was assessed through three-point bending tests (ASTM D790) and un-notched Charpy impact tests (ASTM D6110). The results revealed that the triangular core exhibited the highest overall performance with a bending strength of 50.8 MPa, a flexural modulus of 1.60 GPa, and an impact toughness of 25.1 kJ/m². The honeycomb structure offered high specific strength despite its low mass, while the auxetic re-entrant and arc re-entrant geometries showed controlled deformation and energy absorption behavior at medium-high stiffness levels. Star-shaped and slender geometries displayed lower strength and higher deformation tendencies. This research stands out as one of the few systematic experimental comparisons of different core geometries produced under identical manufacturing and testing conditions, demonstrating the potential of hybrid production (VARIM + FDM) for advanced composite design. The findings provide valuable engineering insights for aerospace, automotive, and structural applications where a balance between lightweight, stiffness, and toughness is essential. Ultimately, the decisive role of core geometry in mechanical performance has been experimentally validated, offering a new design perspective for optimizing composite sandwich structures.
Benzer Tezler
- Arpada diallel melez analizleri ile bazı tarımsal özelliklerin kalıtımı üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
KAYIHAN Z. KORKUT
- Cohesion in Turkish a survey of cohesive devices in prose literature
Başlık çevirisi yok
FUAT ALTUNKAYA
