Numerical calculation of homogenized properties of piezoelectric composites
Piezoelektrik kompozitlerin homojenleştirilmiş özelliklerinin sayısal olarak hesaplanması
- Tez No: 771600
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Gözenek, Homojenleştirme, Kompozitler, Sonlu elemanlar analizi, Pore, Homogenization, Composites, Finite element analysis
- 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
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.
Özet (Çeviri)
Piezoelectric materials are the materials we use in many parts of our lives without being aware. These materials can convert electrical energy into mechanical energy or vice versa. Although this ability renders piezoelectric ceramics very attractive materials for sensing and actuation applications, their use often remains limited, due to their weight and brittleness. As a result of these drawbacks, piezoelectric composites are developed, and they offer superior performance compared to monolithic piezoelectric materials. The main aim of this study is to numerically calculate the effective material properties (elastic, piezoelectric, and dielectric) of piezoelectric composites to determine the behavior and performance of the piezoelectric composites. With micromechanical methods, the overall behavior of piezoelectric composites is obtained by using the properties of their constituents through a finite element analysis of a periodic representative volume element (RVE) or a unit cell model. In this study, different piezoelectric fiber composites are studied. The most encountered piezocomposite in the literature is 1-3 type piezocomposites, whose full set of material moduli is extracted using the homogenization method. The results are verified with experimental data and different numerical studies from the literature. The homogenization method is validated with a macro-scale boundary value problem and the results are compared with a numerical study from the literature. Moreover, porous piezoceramics are investigated. The effects of size, shape, and distribution of pores upon the effective material properties and performance coefficients are investigated. Finally, the porosity is incorporated into the 1-3 piezocomposites and its influence on the hydrostatic performance coefficients is investigated.
Benzer Tezler
- 600 MWe gücünde PWR tipi bir nükleer reaktör kalp öndizayn analizi
Başlık çevirisi yok
FARZAD REZAEİ BASHARAT
- Su reaktörleri için bir heterojen geometri termalizasyon hesabı yöntemi
A Heterogenous geometry method for water reactors
ERCAN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiAstronomi ve Uzay Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA ÖZGENER
- Numerical calculation of rough turbulent boundary layer for incompressible fluids
Türbülanslı sınır tabakanın sıkıştırılamaz akışkanlar için sayısal olarak hesaplanması
GÖRKEM ATAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR BAYER
PROF. DR. CAHİT ÇIRAY
- Numerical calculation of heat transfer and pressure drop in axially finned in-line and staggered tube bank heat exchangers
Eksenel kanatlı düzgün ve kaydırılmış sıralı boru demeti ısı değiştirgeçlerinde ısı geçişi ve basınç düşümünün sayısal hesaplaması
MUHAMMET NASIF KURU
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER YILMAZ
- Çeşitli kesit alanlı kanallarda gelişmekte olan akışta ısı transferinin numerik hesaplanması
Numerical calculation of heat transfer for developing flow for ducts of arbitrary cross-sectional area
ERTUĞRUL CİHAN