Homogenization of additively manufactured polymeric foams with spherical cells
Katmanlı üretimle üretilen küresel hücre yapılı polimerik köpüklerin homojenleştirilmesi
- Tez No: 393061
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son derece karmaşık kafes ve gözenekli yapılar gibi hücresel yapıların imalatına olanak tanıyan katmanlı üretim teknolojisi (KÜT); gelişmiş performans ve artan işlevselliği ile hafif, yapısal ürünlerin geliştirilmesini teşvik etmektedir. Fakat, geleneksel tasarım ve analiz araçları kompleks geometrilerin verimli ve düzgün bir şekilde optimize edilmesine olanak tanımaz. Bu noktadan cıkışla, bu çalışmada, KÜT ile üretilmiş küresel ve açık hücre yapılı polimerik köpüklerin homojenize malzeme modelleri sayısal olarak gerçekleştirilmiştir ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Hücresel yapıların optimizasyonu için yakın zamanda geliştirilen bir topoloji optimizasyon yönteminde kullanılabilecek mikromekanik modeller geliştirilmiştir [1]. Bu bağlamda, KÜT için zorunlu olan bilgisayar destekli çizimlerini (CAD) oluşturmak amacıyla rastgele kesişen küresel topluluk yöntemi kullanılmıştır [2]. Farklı boşluk oranlarına sahip 5 farklı köpük modelinin; yapısal elastik sabitlerini belirlemek için lineer olmayan sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. Katmanlı üretimle üretilen yığın malzemeler için plastik gerilme-birim uzama verileri, farklı yükleme yönlerindeki statik gerilme testleri ile elde edilmiş ve sonlu eleman analizlerinde doğru gerilme-uzama verisi olarak kullanılmıştır. Homojenleştirme; Young modülü E , ve akma mukavemeti pl parametreleri için, Gibson-Ashby köpük modeline bağlı olarak, bağıl yoğunluğun bağımsız değişken olarak kullanıldığı ikinci mertebeden fonksiyonların katsayılarının belirlenmesi ile gerçekleştirilmiştir. Sayısal testler ile gerçekleştirilen homojenleştirme ve deneysel sonuçlar ile gerçekleştirilmiş homojenleştirme, ilgili ikinci mertebeden fonksiyonların karşılaştırılması suretiyle değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Exciting progress in additive manufacturing (AM) technology, which enables fabrication of cellular structures such as highly complex lattice and porous structures, has stimulated the development of lightweight structural products with improved performance and increased functionality. However, conventional design and analysis tools lack the ability to optimize complex geometries efficiently and robustly. With this motivation, in this study, homogenized material models of open-cell polymeric foams with spherical cell architectures that are manufactured using AM technology are formulated through both experimental and numerical investigations, which in turn can be employed in a novel micromechanics based topology optimization algorithm [1] developed for the optimization of cellular structures. In this regard, for the purpose of generating computer aided drawing (CAD) data, which is mandatory for AM, randomly intersected spherical ensemble method [2] is employed. Several foam models with different porosities are generated and utilized in nonlinear finite element analyses (FEAs) to determine constitutive elastic constants. Plastic stress-strain data for the bulk AM material are obtained through static tensile tests in different loading directions and used in FEA as true stress-strain data. Homogenization is performed based on a quadratic form of the widely used Gibson and Ashby foam model that describes the Young's modulus E , and yield strength pl of cellular structures in terms of relative density. Coefficients of the quadratic scaling laws are fitted by both FEA and experiments which are compared with each other.
Benzer Tezler
- Halloysite nanotüp ve nano kauçuk parçacık takviyeli epoksi imalatı ve mekanik karakterizasyonu
Manufacturing and mechanical characterization of halloysite nanotube and nano rubber particle reinforced epoxy
İNCİ PİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Nanokompozit yapılı lif tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of nanocomposite fibers
NURAY KIZILDAĞ
Doktora
Türkçe
2017
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY UÇAR
- Dynamic characterization and optimization of additively manufactured tpms lattice structures
Katmanlı üretilen tpms kafes yapılarının dinamik karakterizasyonu ve optimizasyonu
UĞUR ŞİMŞEK
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. POLAT ŞENDUR
- İzotropi koşullu latis malzemeler kullanarak topoloji optimizasyonu
Topology optimzation using lattice materials with isotrophy condition
ZEYNEP SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP MUHAMMET GÖRGÜLÜARSLAN
- Doğal hammaddelerden ve atıklardan korozyona dayanıklı CaO-Al2O3-SiO2 (CAS) cam seramiklerin üretimi
Corrosion durabilty of CaO-Al2O3-SiO2 (CAS) based glass-ceramics produced from natural and waste raw materials
ZAFER YAVUZ MERKİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Seramik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİL TOPLAN