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
- 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
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Denizel sandviç paneller için metak köpük ve kafes yapılı nüvelerin performanslarının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the performance of metal foam and lattice structured cores for marine sandwich panels
TOLGA İREŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Gemi MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiDeniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖKDENİZ NEŞER
- Design of multifunctional architected cellular structures under dynamic loads
Dinamik yükler altında çok fonksiyonlu mimarilendirilmiş hücreli yapıların tasarımı
ZANA EREN
Doktora
İngilizce
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- 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
- Determination of dimensional design parameters of pyramidal lattice core sandwiches by artificial neural network under bending load
Piramit birim hücreye sahip kafes yapı çekirdekli sandviç yapıların eğilme yükü altında yapay sinir ağı ile boyutsal tasarım parametrelerinin belirlenmesi
CEM ONAT KARAGÖZLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ SABUNCUOĞLU
DOÇ. DR. ÜLKÜ ECE AYLI