NUMERICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF PARTS MANUFACTURED via CARBON FIBER REINFORCED MATERIAL EXTRUSION
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: AKINCAN SÜRE
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ulaş Yaman
Eş Danışman: Mehmet Ali Sahir Arıkan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İmalat teknolojisindeki gelişmelerle birlikte, günümüzde eklemeli imalat ile karmaşık geometrilere sahip ve hafif parçalar üretmek mümkündür. Bu teknoloji, parça ağırlığının hayati önem taşıdığı havacılık, savunma ve otomotiv gibi birçok endüstriyel alanda kritik ilerlemeler sağlamaktadır. Markforged isimli bir endüstriyel şirket tarafından malzeme ekstrüzyon prosesinde fiber takviyeli kompozitlerin tasarlanmasını mümkün kılan yeni bir malzeme ekstrüzyon prosesi olan sürekli fiber imalatı (SFİ) geliştirilmiştir. SFİ süreci iki tür güçlendirme içerir: izotropik ve eşmerkezli takviye. İzotropik takviyede, parçaların iç kısmı sürekli fiberlerle güçlendirilirken; eşmerkezli takviye ile parçaların dış kabuklarının veya gerilmelerin yüksek olduğu delik etrafı bölgelerin lokal olarak güçlendirilmesine olanak tanınır. Bu tez kapsamında eşmerkezli güçlendirme yöntemi incelenmiştir. SFİ ile ilgili zorlu problemlerden biri de parçaların mekanik performansının ölçülmesidir. Her ne kadar mekanik performansı değerlendirmenin genellikle tercih edilen yolu test olsa da, parçaların test edilmesi her zaman mümkün veya uygulanabilir değildir. Bu nedenle sonlu elemanlar analizi (SEA), parçaların mekanik cevaplarını ölçmenin alternatif bir yolu olarak düşünülmelidir. Ancak sayısal analizin doğruluğu ve geçerliliği konusunda titiz davranılmalıdır. Literatürde SFİ parçalarının mekanik performansının sonlu elemanlar analizleri ile değerlendirilmesi konusunda çok sayıda çalışma bulunmasına rağmen araştırmalar arasında birçok farklılık bulunmaktadır.Bu nedenle bu tezde, SFİ ile üretilen parçalar için sonlu elemanlar modelleme stratejisi geliştirilmiş ve modelleme tekniği testlerle doğrulanmıştır. İlk olarak malzeme karakterizasyon testleri ile seçilen malzemeler için gerekli malzeme özellikleri elde edilmiştir. Çekme, eğme ve eksantrik yükleme gibi 3 farklı yükleme koşullarına numuneler tasarlanıp tasarlanıp üretilmiştir. Ardından belirli yük durumları oluşturularak testler gerçekleştirilmiştir. Nihayetinde, testlere tekabül eden sayısal modeller hazırlanıp, sayısal modelleme yaklaşımını doğrulamak için SEA simülasyonları koşulmuştur. Bu tezde kullanılan doğrulama kriteri, parçaların elastik davrandığı bölgedeki deformasyonlara karşılık gelen kuvvetlerin kıyasına dayanmaktadır. Sonlu elemanlar analizleri doğrusal ve elastik malzeme özellikleriyle yapıldığından, daha düşük deplasman değerleri için sayısal model ve testlerin sonuçları birbiriyle iyi uyum göstermektedir. Parçaların mekanik tepkisinin plastik olduğu, yani daha yüksek deformasyonlara sahip bölgelerde sayısal analiz ve test sonuçları arasında farklılıklar bulunmaktadır. Gelecekte daha iyi matematiksel modelleme tekniklerinin geliştirilmesi amacıyla tezde hataların kaynakları tartışılmıştır.