Phd Degree / Doktora

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869

Browse

Filters

20242

Settings

Has files: YesSubject: search.filters.subject.Laminated composite plates

Search Results

Now showing 1 - 2 of 2
  • 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, Levent
    Bu 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
    Experimental and Numerical Investigation of the Impact Resistance and Impact Damage Tolerance of a Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Polyphenylene Sulfide (pps) Matrix Composite
    (01. Izmir Institute of Technology, 2024) Seven, Semih Berk; Güden, Mustafa; Taşdemirci, Alper
    The impact resistance and impact damage tolerance of an aerospace grade high performance 5 Harness Satin woven fabric carbon fiber reinforced/polyphenylene sulfide matrix (CF/PPS) thermoplastic composite were investigated experimentally and numerically. The numerical modeling was performed using the experimentally determined parameters of material model MAT-58 and Hashin failure criteria in LS-DYNA using the single shell and stacked shell models. The numerical models of the low velocity impact (LVI) tests showed good correlations with the experimental tests while the stacked shell model showed nearer results with the experimental tests. The stacked shell model also estimated the LVI test delamination areas, which were comparable with the experimental damage areas. The LVI tested coupons were further subjected to the compression after impact (CAI) tests in order to determine the damage tolerance of CF/PPS composite. The CAI tests were modeled using the single shell model. The numerical models of the CAI tests showed very similar trends with the experimental CAI tests. The trends were shown to be more converging in the specimens tested at 3 m/s and above in the LVI tests. Lastly, three high velocity impact (HVI) tests were performed at around 100 m/s. The failure mode of the HVI tests was shown to be very different from that of the LVI tests. The long longitudinal and transverse cracks were formed in the HVI tests. The delamination damage in the HVI tests determined using the stacked shell model was found to be more comparable with the experimental delamination damage determined by the C-Scan.