GÖMÜLÜ ELEMAN YÖNTEMİ KULLANILARAK POLİMER NANOKOMPOSİTLERİN ELASTİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: AYSU ELİF ALTAY

Danışman: Ercan Gürses

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Kompozitler yüksek dayanım ve hafif olmaları nedeniyle değişik endüstrilerde tercih edilmektedir. Karbon nanotüp (KNT) ile güçlendirilmiş polimer kompozitler de yapıya sağladıkları avantajlar sebebiyle tercih edilen kompozitlerden bir tanesidir. Malzemedeki KNTler yapı dayanımını olumlu yönde arttırmaktadır, fakat KNTlerin varlığı yapıyı heterojen hale getirmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, gömülü eleman yöntemini kullanarak polimer nanokompozitlerin elastik özelliklerinin belirlenmesidir. KNTlerin nano boyutta olması, KNT içeren kompozit analizleri için yüksek bilgisayar gücü gerektirir. Gömülü eleman yönteminde KNTlerin düğüm noktası ile matris düğüm noktasının çakışması gerekmemektedir, bu da modellemede kolaylık sağlamaktadır. Bu yüzden Abaqus programının modelleme tekniklerinden biri olan gömülü eleman yöntemi kullanılmıştır. Malzemeden alınan Temsili Hacim Elemanı (THE) kullanılarak hesaplamalı homojenizasyon analizleri yapılmıştır. Geleneksel sonlu elemanlar yöntemi ile gömülü eleman yönteminin sonuçları karşılaştırılmıştır. Heterojen yapı içersinde bulunan tek bir KNT tüm modeli tam olarak temsil etmediğinden, rastgele yerleştirilmiş ve rastgele yönlendirilmiş KNT içeren modeller oluşturulmuştur. KNTler yapıları nedeniyle kümelenme eğiliminde olduklarından, oluşabilecek küçük kümelenmenin homojenleştirme işlemi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Son olarak, sayısal bir yakınsama çalışması ile hesaplamalı homojenleştirme için gereken minimum KNT sayısı belirlenmiştir. Bu çalışmadaki tüm analizler için Abaqus programı kullanılmıştır. Homojenleştirme, model oluşturma ve rastgelelik gibi işlemler için ise Python yazılımından yararlanılmıştır.