Numerical calculation of homogenized properties of piezoelectric composites
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: MUSTAFA KURT
Danışman: Ercan Gürses
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Piezoelektrik malzemeler hayatımızın birçok alanında farkında olmadan kullandığımız malzemelerdir. Bu malzemeler, elektrik enerjisini mekanik enerjiye veya tam tersine dönüştürme özelliğine sahiptir. Bu özellik, piezoelektrik seramikleri sensör ve aktüatör uygulamaları için oldukça cazip hale getirse de, ağır ve gevrek yapıda olmaları nedeniyle kullanımları genellikle sınırlı kalır. Bu dezavantajların bir sonucu olarak, piezoelektrik kompozitler geliştirilmekte ve monolitik piezoelektrik malzemelere göre daha üstün performans sunmaktadırlar. Bu çalışmanın ana amacı, piezoelektrik kompozitlerin davranış ve performansını belirlemek için piezoelektrik kompozitlerin etkin malzeme özelliklerini (elastik, piezoelektrik ve dielektrik) sayısal olarak hesaplamaktır. Mikro mekanik yöntemlerle, piezoelektrik kompozitlerin genel davranışı, bileşenlerinin özellikleri kullanılarak, periyodik temsili hacim elemanının (RVE) veya bir birim hücre modelinin sonlu eleman analizi yoluyla elde edilir. Bu çalışmada, farklı piezoelektrik fiber kompozitler incelenmiştir. Literatürde en çok karşılaşılan piezokompozit, bu çalışmada homojenizasyon yöntemi kullanılarak tüm malzeme modülleri çıkarılan 1-3 piezokompozitlerdir. Sonuçlar, deneysel veriler ve literatürdeki birçok sayısal çalışma ile doğrulanmıştır. Homojenleştirme yöntemi, makro ölçekli bir sınır değer problemi ile doğrulanmış ve sonuçlar literatürdeki sayısal bir çalışma ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, gözenekli piezoseramikler de araştırılmıştır. Gözeneklerin boyut, şekil ve dağılımının etkin malzeme özellikleri ve performans katsayıları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Son olarak, gözenekli yapı 1-3 piezokompozitlere dahil edilmiş ve hidrostatik performans katsayıları üzerindeki etkisi araştırılmıştır.