Doğal lifli kompozit çubukların titreşimlerinin sonlu elamanlar yöntemi kullanılarak incelenmesi
Investigation of vibrations of natural fiber composite beams using the finite element method
- Tez No: 989919
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırıkkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, bambu lifi ve kabak lifi takviyeli epoksi esaslı kompozit çubuklarda ki dinamik çatlakların serbest ve zorlanmış titreşimler üzerine etkilerini ayrıntılı olarak incelenmiştir. Çalışmanın amacı; doğal lif türü, çatlak geometrisi, çatlak derinliği ve çatlak konumunun kompozit çubukların doğal frekansları üzerindeki etkilerini ortaya koymaktır. Bu amaçla önce TS EN ISO 527-4 standardına uygun olarak üretilen bambu ve kabak lif takviyeli epoksi kompozit numuneler çekme testlerine tabi tutulmuş ve mekanik özellikler elde edilmiştir. Bu veriler ANSYS sonlu elaman yazılım programına girilerek, dairesel, dikdörtgen ve üçgen çatlak geometrilerine sahip, farklı çatlak derinlikleri (1,5 mm, 2,5 mm ve 3,5 mm) ve farklı çatlak konumlarında modellenmiş olan kompozit çubuklar için sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Serbest titreşim analiz sonuçları, bambu lif takviyeli epoksi çubukların tüm titreşim modlarında kabak lif takviyeli epoksi çubuklara kıyasla daha yüksek doğal frekans değerlerine sahip olduğunu göstermiştir. Çatlağın ankastre mesnete yakın konumlandırılması durumunda, doğal frekanslarda belirgin azalmalar meydana gelirken, çatlak serbest uca doğru ilerledikçe, frekans değerlerinin çatlaksız duruma yaklaştığı görülmüştür. Çatlak geometrisi açısından ise en yüksek doğal frekans düşüşünün dikdörtgen çatlaklarda oluştuğu, üçgen çatlakların ise daha sınırlı etki gösterdiği tespit edilmiştir. Daha sonra, bambu ve kabak lifli üçgen çatlaklı çubukların için zorlanmış titreşim analizleri gerçekleştirilmiş ve ivme-zaman grafikleri ve bu grafiklerin FFT' si alınarak Genlik-Frekans grafikleri elde edilmiştir. Beklendiği gibi Genlik-Frekans grafiklerinde, doğal frekans modlarında maksimum zirve genlikleri ortaya çıkmıştır. Ayrıca çatlaklı çubuklarda rezonans frekanslarının daha düşük değerlerde kaldığı, özellikle derin ve sabit mesnete yakın çatlaklarda ise ivme genlik değerlerinin yükseldiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of dynamic cracks on the free and forced vibration behaviors of bamboo fiber- and pumpkin fiber-reinforced epoxy composite beams were investigated in detail. The main objective of the study is to reveal the influences of natural fiber type, crack geometry, crack depth, and crack location on the natural frequencies of composite beams. For this purpose, bamboo and pumpkin fiber-reinforced epoxy composite specimens were first manufactured in accordance with the TS EN ISO 527-4 standard and subjected to tensile tests to determine their mechanical properties. These experimentally obtained material properties were then implemented into the ANSYS finite element software. Numerical analyses were carried out for composite beams modeled with circular, rectangular, and triangular crack geometries at different crack depths (1.5 mm, 2.5 mm, and 3.5 mm) and various crack locations. The results of the free vibration analyses indicated that bamboo fiber-reinforced epoxy beams exhibit higher natural frequency values in all vibration modes compared to pumpkin fiber-reinforced epoxy beams. When the crack was positioned close to the fixed support, significant reductions in natural frequencies were observed. Conversely, as the crack location moved toward the free end, the natural frequency values approached those of the uncracked condition. In terms of crack geometry, the largest decrease in natural frequencies was detected in beams with rectangular cracks, whereas triangular cracks exhibited a more limited effect. Subsequently, forced vibration analyses were performed for bamboo and pumpkin fiber-reinforced beams with triangular cracks. Acceleration–time responses were obtained, and Fast Fourier Transform (FFT) analyses were applied to generate amplitude–frequency spectra. As expected, maximum peak amplitudes occurred at the natural frequency modes in the amplitude–frequency graphs. Furthermore, it was observed that the resonance frequencies of cracked beams shifted to lower values, while acceleration amplitude levels increased, particularly in beams with deeper cracks located near the fixed support.
Benzer Tezler
- Improvement of the cyclic flexural capacity of RC columns with FRP reinforcement
Lifli polimer donatılar kullanılarak betonarme kolonların çevrimsel yükler altında eğilme kapasitelerinin artırılması
ENGİN CÜNEYT SEYHAN
Doktora
İngilizce
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Alkali aktivasyon yöntemiyle doğal ve endüstriyel atık mineralli lifli kompozit geliştirilmesi
Development of natural and industrial waste mineral fiber composites by alkaline activation method
YAVUZ SELİM AKSÜT
Doktora
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiGümüşhane Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRÜ YETGİN
- Kenevir lifi takviyeli polimer kompozitlerde lif/matris arayüzünü iyileştirmek için yeni selüloz-ester türevinin sentezi: Kompozit özelliklerinin araştırılması
Synthesis of new cellulose-ester derivative to improve fiber/matrix interface in hemp fiber reinforced polymer composites: Investigation of composite properties
EBRU ÖZTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaYozgat Bozok Üniversitesiİleri Malzemeler ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE SEÇİNTİ KLOPF
DOÇ. DR. NESRİN ŞAHBAZ KARADUMAN
- Dokuma kumaş takviyeli diatomit ikameli çimento ve alçı esaslı kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Examination of the mechanical properties of woven fabric reinforced diatomite substituted cement and gypsum-based composites
ERCAN BOZKURT
Doktora
Türkçe
2025
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK TÜRKEL
PROF. DR. BURAK FELEKOĞLU
- Lifli polimer kompozit malzemeler ile güçlendirilmiş çentikli (hasarlı) çelik kirişlerin yorulma davranışlarındaki ve dinamik karakteristiklerindeki değişimlerin analitik, sayısal ve deneysel yöntemlerle incelenmesi
Analytical, numerical and experimental analysis of the changes in fatigue behaviors and dynamic characteristics of notched steel beams strengthened with fiber polymer composite materials
MUSTAFA ERGÜN
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEVKET ATEŞ