A two-step computational homogenization approach for determination of elastic constants of hybrid composites
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık Ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MUSA BATIR
Danışman: Ercan Gürses
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Karbon fiber takviyeli polimer kompozitler, takviye elemanı olarak karbondan ve matris olarak polimerden oluşur. Bu tür malzemeler benzersiz mekanik özellikler gösterir. Adezyon özelliklerinin yetersizliğinden dolayı, transvers mekanik özellikler eksenel özellikler kadar iyi değildir. Bu durum karbon takviyeli polimer kompozitlerin kullanım alanını kısıtlamaktadır. Karbon Nanotüpler (KNT), malzemenin transvers özelliklerini artırmak için bir arafaz olarak karbon fiberin yüzeyinde büyütülebilir. Bu malzemeye bulanık (fuzzy) fiber kompozit (BFK) veya hibrit kompozit denilmektedir. Üretilen malzemenin hem üretimi hem de karakterizasyonu çok zordur.\ Çalışmanın temel amacı, bulanık fiber kompoziti homojenleştirme teknikleri yardımıyla karakterize etmektir. Mikromekanik ve hesaplamalı yöntemlerle, bu hibrit kompozitin efektif mekanik özelliklerini hesaplamak için iki aşamalı yeni bir homojenleştirme yöntemi önerilmektedir. Kademeli interfaz bölgesinin mekanik özelliklerini elde etmek için ilk önce mikromekanik bir yöntem izlenmektedir. Ara fazın homojenleştirilmiş özellikleri elde edildikten sonra temsili bir hacim elemanının sonlu elemenlar yöntemi yardımıyla analizleri gerçekleştirilmektedir.\ Bu çalışma, önerilen iki aşamalı homojenleştirme yaklaşımını kullanarak birkaç parametrik çalışma yürütmektedir. KNT uzunluğunun, KNT hacim fraksiyonunun ve fiber hacim fraksiyonunun etkisi araştırılmaktadır. Parametrik çalışmalar mühendislik malzeme sabitleri üzerinden yapılmaktadır. Mühendislik malzemesi sabitleri, iki aşamalı homojenleştirme yaklaşımıyla elde edilen konstitütif modelin etkin esneklik tensöründen hesaplanmaktadır.