Phd Degree / Doktora
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869
Browse
Search Results
Doctoral Thesis The design and optimization of multiscale hybrid nanocomposite structures for vibration and buckling behavior(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Ayakdaş, Ozan; Artem, Hatice Seçil; Aydın, LeventBu tezde, otomotiv, havacılık ve uzay sanayi gibi endüstrilerde yaygın olan geleneksel sentetik karbon ve cam elyaf takviyeli kompozit yapılara alternatif olarak çok fazlı hibrit doğal fiber takviyeli nanokompozit yapılar sunulmaktadır. Alternatif tasarımların kritik burkulma yükünü, doğal frekansını ve yapısal güvenlik faktörünü maksimize etmek için Differential Evolution, Simulated Annealing, ve Nelder-Mead stokastik optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Fiber hacim oranı, fiber oryantasyon açısı ve her tabakadaki Karbon Nanotüplerin (CNT) veya Grafen Plaketlerin (GPL) hacim içeriği eş zamanlı olarak tasarım değişkenleri olarak kullanılmıştır. CNT veya GPL ile güçlendirilmiş matrislerin etkili malzeme özellikleri, nanodolgu maddelerinin kümelenme etkileri göz önünde bulundurularak Modifiye Halpin-Tsai denklemleri ve karışım kuralı kullanılarak hesaplanmıştır. Çok fazlı ara hibrit fiber tabakalı nanokompozit yapıların vibrasyon, burkulma ve hasar analizleri, hem analitik yöntemler (Navier çözümü ile Birinci Derece Kayma Deformasyon Teorisi (FSDT) ve Klasik Laminasyon Teorisi (CLT)) hem de Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) kullanılarak yapılmıştır. Maksimum mekanik özellik ve minimum ağırlık ve maliyet için çok amaçlı optimizasyon problemleri, geleneksel kompozit yapılara çevre dostu, hafif ve düşük maliyetli alternatifler önerebilmek amacıyla Ceza Fonksiyonu yaklaşımı kullanılarak stratejik bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, otomotiv endüstrisinde potansiyel gelecekteki uygulamalar için optimum nanokompozit tahrik mili tasarımları, kalınlık boyunca kümelenme etkileri dahil olmak üzere eşit olmayan şekilde dağılmış fiber ve CNT dağılımına sahip hibrit Karbon/Keten/CNT takviyeli yapılarla önerilmiştir. Genel sonuçlar, doğal fiberlerin GPL veya CNT ile optimize edilmesinin, mühendislik yapılarında sadece çevresel sürdürülebilirlik açısından değil, aynı zamanda ağırlık, maliyet, frekans ve burkulma özelliklerine dayalı kompozit malzeme tasarımının performansı açısından da avantajlar sağladığını göstermiştir.Doctoral Thesis Effects of Fiber Discontinuity in Fiber Reinforced Polymer Matrix Composites(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Kılıçoğlu, Ahmet Süha; Tanoğlu, MetinBu tez, cam elyaf takviyeli kompozit plakaların mekanik davranışları üzerindeki yapısal süreksizliklerin etkisini araştırmaktadır. Bu süreksizlikler, kompozit mikro yapısındaki geometrik kısıtlamalar nedeniyle katmanlar arası (inter-ply) ve katman içi (intra-ply) olarak sınıflandırılmıştır. Süreksizlikler kürleme öncesi ilave edilmiştir. İlk olarak, malzeme özellikleri kupon seviyesinde testlerle belirlenmiştir. Daha sonra, bilgisayarlı sayısal kontrol kesimi ve manuel uygulama ile katman içi süreksizlikler oluşturularak iki tam ölçekli kompozit numune üretilmiştir. Bu numunelerin mekanik özellikleri, servo-hidrolik aktüatörler kullanılarak üç nokta eğme testi ile değerlendirilmiştir. Deneysel test sonuçları, kesitsel fiber hacim oranı değerlendirilerek CAE analiz tahminleriyle karşılaştırılmış ve yerel süreksizliklerin mikroskopik analizi ile desteklenmiştir. Çalışma, yer değiştirme bölgelerinin reçine açısından zengin alanlara yol açtığını ve ekzotermik kürleme sürecinin reçinenin rengini şeffaftan sarıya dönüştürdüğünü, bunun da mekanik dayanıklılığı azalttığını ortaya koymuştur. Ayrıca, fiber süreksizlikleri ve reçine boşlukları, cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) kompozit yaprak yayların yapısal bütünlüğünü olumsuz etkilemektedir. Üretim sürecindeki düzensizlikler, malzeme dayanıklılığını ve boşluk doldurma kapasitesini etkilemektedir. Isı transferi ile ilgili sorunların ele alınması, reçine boşluklarını ve ısı kaynaklı çatlakları azaltmak için önemlidir. Bulgular, iç yapısal kusurlar ve reçine boşlukları arasındaki ilişkiyi anlamanın, kiriş tasarımı ve üretim süreçlerini önemli ölçüde iyileştirebileceğini önermektedir. Bu çalışma, mühendislik uygulamalarında kompozit malzemelerin yapısal performansını ve güvenilirliğini optimize etmek için kritik bilgiler sunmaktadır.