Kompozit metalik köpük malzemelerin sonlu elemanlar metodu ile analizi
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tez Danışmanı: Mevlüt Gürbüz
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Çalışma kapsamında alüminyum matrisli grafen nano levha (GNL) takviyeli metalik kompozit köpüğün basma testi analizi sonlu elemanlar programı yardımıyla yapılmıştır. Analiz için nano ve milimetre boyutlarında temsili hacim elemanları(THE) oluşturulmuştur. Nano boyuttaki THE’ler hacimce %0,06, %0,12 ve %0,54 oranında GNL takviyesi içermektedir. Bu boyuttaki modellere basma testi programda uygulanmış ve bir üst boyuta gerekli olan malzeme özellikleri elde edilmiştir. Milimetre boyutuna geçildiğinde ise köpük modeller %50, %55 ve %62 gözenek oranında algoritma yardımıyla oluşturulmuştur. Nano boyuttan çekilen malzeme özellikleri, milimetre boyutundaki köpük modellerin matris malzeme özelliği olarak tanımlanmış ve kompozit metalik köpük modeller oluşturulmuş olmaktadır. Oluşturulan modellere ε=0,5 olacak şekilde basma gerilmesi uygulanarak köpük yapıların karakteristik gerilme-gerinim eğrileri elde edilmiştir. Köpük modellere uygulanan basma testi sonucunda elde edilen gerilim-gerinim eğrilerinden plato ve akma gerilmeleri (MPa), tokluk (MJ/m3) ve plato bölgesinde absorbe edilen enerjiler (MJ/m3) incelenmiştir. Sonuç olarak gözenek oranı sabit tutulup GNL takviyesinin oranı arttıkça plato ve akma gerilmelerinin, tokluk ve plato enerjilerinin arttığı tespit edilmiştir. GNL takviye oranı sabit tutulduğunda ise gözenek oranının artmasına bağlı olarak plato ve akma gerilmelerinin, tokluk ve plato enerjilerinin düştüğü belirlenmiştir. Akma ve plato gerilmelerindeki maksimum artış sırasıyla %88 ve %133 oranla %0,54 GNL takviyeli %55 gözenekli THE’de meydana gelmiştir. Plato enerjisi ve tokluk değerlerindeki maksimum artış ise sırasıyla %93,6 ve %155 oranla %0,54 GNL takviyeli %55 gözenekli THE’de meydana gelmiştir. Ayrıca gerilme yığılmaları da görsel olarak incelenmiştir. Gerilmelerin gözenek çevrelerinde ve gözeneklerin kesiştiği hücre duvarlarında yığıldığı gözlemlenmiştir. Bu çalışma sonucunda laboratuvar ortamında deney yapılmadan tüm malzemenin özelliğini yansıtan en küçük parçanın (THE) aşamalı olarak modellenebildiği ortaya konulmuştur. Mevcut literatürdeki tek ölçekli analizlerden farklı olarak, bu çalışma GNL takviyesinin nano düzeydeki güçlendirici etkisini, doğrudan milimetre boyutundaki rastgele gözenekli köpük morfolojisine entegre eden çok ölçekli (multi-scale) özgün bir sayısal metodoloji sunmuştur. Bu hiyerarşik modelleme yaklaşımı sayesinde, kompozit metalik köpük yapıların bilgisayar ortamında hassasiyetle tasarlanıp basma testlerinin yapılabildiği kanıtlanmış; zaman, iş gücü ve maddi bakımdan büyük tasarruf sağlanmıştır.