Determination of elastic properties of polymer nanocomposites using embedded element method
Gömülü eleman yöntemi kullanılarak polimer nanokompositlerin elastik özelliklerinin belirlenmesi
- Tez No: 720926
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gömülü sistemler, Karbon nanotüp, Kompozitler, Nanokompozitler, Sonlu elemanlar analizi, Yüksek mertebeli sonlu elemanlar, Embedded systems, Carbon nanotube, Composites, Nanocomposites, Finite element analysis, Higher order finite elements
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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.
Özet (Çeviri)
Composites are preferred in different industries due to their high strength and lightness. Carbon nanotube (CNT) reinforced polymer composites are preferred composites due to their superior mechanical properties. CNTs in the material increase the stiffness of the structure positively, but the presence of CNTs makes the structure heterogeneous. The objective of this study is to determine the effective elastic properties of polymer nanocomposites using the embedded element method. Due to their nanosize, finite element analysis of CNT reinforced polymer nanocomposites requires high computation power. In the embedded element method, the finite element mesh of the CNTs and the matrix do not need to be compatible, which provides convenience in modeling. Hence, the embedded element method, which is one of the modeling techniques of the Abaqus software, is selected in this study. Representative Volume Elements (RVEs) are generated, and computational homogenization analyses are conducted using the embedded element method. The results of the conventional finite element method and the embedded element method are compared. Since a single CNT in the heterogeneous structure does not accurately represent reality, models containing randomly-placed and randomly-oriented CNTs are created. The effect of small aggregation on the homogenization process is studied since CNTs tend to agglomerate due to their inherent nature. Finally, the number of minimum CNTs required in computational homogenization is determined by a numerical convergence study. Commercial finite element program Abaqus is used for all analyses in this study, and Python software is utilized to compute homogenized properties and generate RVEs.
Benzer Tezler
- Synthesis of poly(methyl methacrylate) reinforced by graphene nanoplates
Grafen nano plakalar ile güçlendirilmiş poli(metil metakrilat) sentezi
ELİF KOCAÇINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- A new time domain boundary element formulation for rate-dependent inelasticity with application to homogenization
Yükleme hızına bağlı elastik olmayan malzemeler için yeni bir zaman alanı sınır eleman formülasyonu ve homojenleştirme uygulaması
AHMET ARDA AKAY
Doktora
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- MWCNT ve manyetik nanopartikül takviyeli PMMA'nınradyasyon zayıflatma katsayısının karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Comparative investigation of radiation attenuation coefficient of MWCNT and magnetic nanoparticle reinforced PMMA
DENİZ HANDE AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Dinamik ışık saçılım spektroskopisi ile zein polimerinin mikroreolojik özelliklerinin belirlenmesi
Determination of the microrheologi̇cal properti̇es of zein polymer with dynamic light scatteri̇ng spectroscopy
ECEM POYRAZ YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUSTAFA TAHSİN YILMAZ
- Reaktif ekstrüzyon yöntemi ile PA6/vermikülit kompozitlerin hazırlanması ısıl, morfolojik ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Preparation of PA6/vermiculite composites by reactive extrusion method and determination of their thermal, morphological and mechanical properties
NİHAL ALAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER YUNUS GÜMÜŞ