Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MEVLÜT HAKAN
Danışman: Recep Güneş
Özet:
Kompozit malzemeler ile yüksek mekanik ve termal özellikler elde edilebilmekte ve bu
özelliklerin farklı geometrideki karmaşık yapılara uygulanabilirliği önem kazanmaktadır.
Farklı geometrik şekilli kompozit yapıların üretilmek istenmesi, otomasyon kontrol
üniteleri ve kompozit yapısal analizlerinin gelişmesi ile birlikte, filaman sarım
metodunun ortaya çıkmasına, böylece daha karmaşık geometrili kompozit tasarımların
üretilmesine olanak sağlamıştır. Filaman sarım metoduyla düşük maliyetle yüksek üretim
hızlarında ve yüksek fiber hacim oranlarında farklı endüstriyel alanların ihtiyacı olan
borular/tüpler, basınçlı kaplar, yakıt tankları, füze gövdeleri, roket motorları, direkler gibi
eksenel simetrik geometriye sahip ürünler üretilebilmektedir. Bu ürünlerin mekanik
özelliklerinin belirlenmesi, özellikle de dinamik yükleme şartları altında hasar
davranışlarının bilinmesi oldukça önemlidir.
Bu çalışmada karbon fiber takviyeli kompozit boruların düşük hızlı darbe davranışı
deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel kısımda filaman sarım yöntemiyle
üretilen test numunelerinin çekme, basma, kesme, eksen dışı çekme, döngüsel
yükleme/boşaltma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ara-yüzey ayrılma kriterlerini
belirlemeye yönelik DCB/ENF deneyleri gerçekleştirilerek karakterizasyon çalışması
tamamlanmıştır. Karakterizasyon testlerinden sonra düşük hızlı darbe deneyleri
gerçekleştirilmiştir.
Sayısal kısımda kompozit boruların düşük hızlı darbe davranışı Amerika Ulusal Havacılık
ve Uzay dairesi (NASA) tarafından yeni geliştirilmekte olan Genelleştirilmiş Ortotropik
Elasto Plastik Hasar malzeme modeli kullanılarak, lineer olmayan sonlu elemanlar
yöntemi ile araştırılmıştır. Çalışmada, düşük hızlı darbe altındaki kompozit boru, deformasyon, hasar oluşumu ve kırılma hasarı olmak üzere üç alt model kullanarak
incelenmiştir. Deformasyon alt modeli, deformasyon veya hasar oluşumu mekanizmaları
nedeniyle kompozitin doğrusal olmayan cevabını simüle ederken, hasar alt modeli
rijitlikteki azalma ile doğrusal olmayan boşaltma/yeniden yüklemeyi simüle eder. Kırılma
alt modeli ise bir gerilme/şekil değiştirme Gauss noktasında kırılma kriterinin ne zaman
karşılandığını tahmin eder ve elamanı uygun şekilde siler. Bu kısımda gerekli olan
malzeme özellikleri deneysel kısımda yapılan karakterizasyon çalışmalarından elde
edilmiştir. Çalışmada filaman sarım yöntemi ile üretilen kompozit boruların düşük hızlı
darbe deneylerinden elde edilen davranışı ile sayısal modellemeden elde edilen sonuçlar
arasında iyi bir uyum yakalanmıştır.