Theses supervised by Prof. Dr. Murat Yazıcı
24 theses · Bursa Uludağ Üni̇versi̇ty
Kurşun içermeyen piezoelektrik özellikli elastomer nanokompozit
Piezoelektrik özellikli elastomer kompozitler yüksek deformasyona uğrayabilme özelliklerinden dolayı önemli bir araştırma konusu olup piezoelektrik özellikli polimerlerin bir alt grubudur. Günümüzde kurşun içeren malzemelerin kullanımını insan sağlığı ve doğaya zararlarından ötürü azaltılması gerekmektedir. Bu nedenle kurşun içermeyen piezoelektrik malzemeler geliştirmeye ve uygulamalarına dönük çalışmalara daha fazla ihtiyaç bulunmaktadır. Sunulan tezde bahsedilen nedenden dolayı kurşun içermeyen ve tip 2 FKM kauçuk ile hazırlanan numuneler ile hem FKM kauçuğun piezoelektrik özelliği hem de vulkanizasyon ile polarizasyon koşullarının piezoelektrik özellik üzerine etkisi incelenmiştir. Piezoelektrik özelliğin tespiti dinamik kuvvet altında açık devre voltajı ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. Vulkanizasyonun piezoelektrik özelliği düşürdüğü fakat hem vulkanize hem de ham kauçuğun uygun polarizasyon ile piezoelektrik özelliğinin arttırılabildiği tespit edilmiştir. Vulkanize kauçuk numunede en yüksek 20 V açık devre voltajı ölçülürken ham kauçukta 27 V olarak ölçülmüştür. Çalışmada ayrıca polarizasyon prosesinin hem vulkanize hem de ham kauçuklarda çapraz bağ oluşumu ile ilişkisi incelenmiş ve polarizasyon sırasında elektrik alanın uygulanan seviyelerde çapraz bağ oluşumuna önemli bir etkisi tespit edilmemiştir. Fakat polarizasyonun yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilmesi durumunda malzeme basınç altında yüksek sıcaklıkta beklerse uygun koşullar sağlandığı için bir miktar çapraz bağ oluşumu görülmektedir. Bu çalışmada üretilen FKM kauçuğun elastik özelliğin gerektiği piezoelektrik uygulamalarda kullanımı uygundur.
Elektro eğrilmiş piezo polimer nano kompozit enerji üretecinin piezoelektrik enerji hasat performansının araştırılması
Piezoelektrik enerji hasadı uygulamaları çevremizde bulunan âtıl enerjilerin verimli enerjiye dönüştürülmesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Mikro/nano elektronik yapıların harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan çalıştırılması günümüzün en önemli çalışma alanlarıdır birisidir. Doktora tezi kapsamında PVDF (poliviniliden florür) piezo polimer ve PVDF/BaTiO3 (Baryum titanat) piezo polimer nano kompozit nano enerji üreteçleri geliştirilmiş ve titreşimden piezo elektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. Yüksek genlikli mekanik titreşimden piezo elektrik enerji hasadı uygulamasında elektro eğrilmiş PVDF/BaTiO3 nano üreteçler için optimum çözücü tipi, çözelti konsantrasyonu ve piezo seramik dolgu konsantrasyonu parametreleri belirlenmiştir. Bunun için üç farklı polimer konsantrasyonu (%10, %15, %20), dört farklı çözücü oranı (Aseton/DMF, 0:10, 2:8, 4:6, 6:4) ve üç farklı piezo nano partikül oranı (%5, %10, %15) kullanılmıştır. Elektro eğirme işlemi ile üretilen ince film nano fiber yapıların morfolojik ve kristal yapı incelemeleri SEM (taramalı elektron mikroskobu) ve FTIR (Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi) testleri ile yapılmıştır. Piezoelektrik enerji üreteçleri ankastre kiriş sistemine bağlanmış ve titreşimden piezoelektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. En yüksek piezoelektrik güç yoğunluğu çıktısı, (PVDF/BaTiO3, %5 BaTiO3, %15 PVDF, Aseton/DMF (6:4)) özelliklerine sahip nano üreteç ile 3,3 MΩ yük direnci altında 0,0143 µW/cm2 olarak elde edilmiştir
Araç fren pedalının polimer kompozit malzemeden eklemeli üretim yöntemine uygun optimum tasarımı ve seri parça ikamesi olarak üretimi
Polimer kompozit malzemeden parça üreten 3B yazıcı ve bant serme sistemleri (genel ismi ile eklemeli üretim sistemleri) hızla gelişmektedir. Ancak üretim hızları henüz düşüktür. Şu an için seri üretime dönük ancak düşük adetli parçalar için kullanımı verimli durmaktadır. Cihazın bu vasfından yararlanmak için seri üretimde kullanılan metal parçanın eklemeli üretime ve kompozit 3B yazıcının malzeme ve yazma sistemine uygun tasarlanması gerekmektedir. Bu çalışma halen üst segment binek ve ticari araçlarda bulunan el freni yerine kullanılan ayak fren pedalının, çelik yerine ikame olarak polimer kompozit parçadan eklemeli üretim yöntemi ile üretimi ve çelik parçadan istenen özelliklere uygunluğunun deneysel olarak incelenmesi üzerindedir. Tezin amacı polimer kompozit 3B yazıcıların parça yazdırma stratejilerine uygun parçanın istenen mekanik ve fiziksel özellikleri sağlayacak şekilde optimum tasarımının yapılması, yapılan tasarımın mekanik performansının uygunluğunun Sonlu Elemanlar Analizleri ile incelenmesi ve 3B yazıcı ile üretilerek nihai performansının, araç üreticisi tarafından gerçek parçadan beklenen isterlere uygunluğunun deneysel olarak incelenmesidir.
Termoplastik kompozit kirişlerin titreşim sönümleme davranışları
Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitler otomotiv başta olmak üzere her tür araç üreticisinin ilgisini çekmektedir. Konvansiyonel kompozitlerdeki gibi yüksek özgül mukavemet ve yüksek özgül rijitlik göstermelerinin yanı sıra, termoplastik matris malzemesinin viskoelastik ve viskoplastik özelliklerinin bir sonucu olarak titreşim sönümleme açısından davranışlarını tespit etmek önemlidir. Yüksek lisans tez çalışması kapsamında termoplastik kompozit yapıların titreşim sönümleme davranışları deneysel ve Sonlu Elemanlar Analiz yöntemi ile incelenmiştir. Titreşim sönümleme davranışlarının incelenmesi için bir çelik kiriş numune ve hacimce %45 sürekli cam elyaf takviyeli polipropilen kompozit malzemeden üretilen bir kiriş numune kullanılmıştır. Bir ucu ankastre mesnetli diğer ucu serbest kiriş numunelere darbe çekici yöntemi ile modal testler gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler sonucunda kirişlerin ilk 3 doğal frekans modu incelenmiştir. Sonlu elemanlar analiz yöntemi ile elde edilen veriler test verileri ile karşılaştırılmıştır. Darbe çekici yöntemi ile modal analiz testlerinden elde edilen veriler üzerinden çelik ve kompozit kiriş numunelerin dinamik sönüm oranları hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda çelik kirişin dinamik sönüm oranı 0,012 olarak, kompozit kirişin dinamik sönüm oranı ise 0,02068 olarak bulunmuştur.
Elektrik – ark ergitme yöntemiyle 3B metal yazıcı geliştirilmesi ve eklemeli üretim baskı parametrelerinin incelenmesi
Plastik bazlı PLA, ABS, TPU, PET gibi malzemelerin 3B yazıcılarda kullanımıyla birlikte hızlı prototipleme çalışmaları kolaylaştı. Günümüzde plastik bazlı üretim yapan FDM (Eriyik Yığma Modelleme – Fused Deposition Modeling) Tipi 3B yazıcılar yaygınlaştı. Çalışma konumuzun temeli FDM Tipi bir 3B yazıcının katmanlı üretim metodunu temel alarak eriyen plastik hammadde yerine metal eriterek 3 boyutlu katmanlı bir imalat gerçekleştirmek. Metal eritmek için ihtiyaç duyulan yüksek sıcaklık girdisini sanayide kullanılan otomatik tel sürme mekanizmalı MIG kaynağı (Metal İnert Gaz – Metal Inert Gas) ve MAG kaynağı (Metal Aktif Gaz – Metal Active Gas) kaynak makinelerini projemiz için tasarladığımız Kartezyen tipi bir 3B yazıcı şasesi ile birleştirdik. Otomatik tel sürme mekanizması tasarladığımız 3B yazıcı kontrol kartıyla birleştirildi. Kullandığımız kaynak makinesinin ayarları metal 3d baskılar için optimum (düzenli ve sıçrantı yapmayan, nüfuziyet derecesi düşük, sıralı imalatta yüksek ısı çıktısı olmayacak bir ayar) kaynak dikişi ve yüksekliği sağlayan voltaj ve tel sürme hızı seçildi. Yapılan ön çalışmada belirlenen kaynak makinesinin optimum çalışma değerleri için dilimleyici program içerisinde değişiklikler (ilk katman hızı, extrüder motoru tetikleme süresi, z ekseni katman yüksekliği, kaynak makinesi torcundan erimiş metalin kalınlığına göre x ve y ekseninde atılacak diğer katman ile aradaki mesafeler, katmanlı imalatta kaynak makinesi torcunun izleyeceği yol) yapıldı. Bu değişiklikler sonucu ilk üretim çalışmaları yapıldı.
Turboşarj hortumları için yüksek sıcaklık ve ortam şartlarına mukavim fkm kauçuk esaslı kompozit malzemeler geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Bu tez kapsamında otomotiv turbo şarj sisteminde sıcak tarafta FKM/VMQ/AR/VMQ yapısındaki katmanlı turbo şarj hortumunun iç katmanı olan florokarbon elastomer kauçuk karışımının geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Malzeme geliştirme çalışmaları için öncelikle reçete formülasyon tasarımları yapılmıştır. Bu tasarımda peroksit pişirici sistemli florokarbon polimeri ve diğer malzemeler sabit tutularak 4 farklı proses kolaylaştırıcı tipi kullanılmıştır. Belirlenen reçetelere göre deneme karışımlarının üretimi açık mil prosesi ile gerçekleştirilmiştir. Deneme karışımlarının vulkanizasyon özelliklerinin belirlenmesi için reometre testi, akışkanlıklarının belirlenmesi için viskozimetre testi yapılmıştır. Fiziksel, mekanik ve termal özelliklerin belirlenmesi için 2 mm kalınlığında standart test plakaları hazırlanmıştır. Test plakaları üzerinden mekanik ve ısıl yaşlandırma testleri yapılmıştır. Ayrıca hazırlanan karışımların test plakası üzerinden VMQ kauçuğu ile yapışma özellikleri incelenmiştir. Test sonuçlarına göre en iyi malzeme özelliklerine sahip deneme karışımı belirlenmiştir. FKM kauçuk karışım reçetesi içerisinde kullanılan proses kolaylaştırıcı tipinin mekanik özellikleri etkilediği tespit edilmiştir. FKM kauçuk için en uygun proses kolaylaştırıcı tipinin yağ asidi ve wax karışımı olan tip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca reçete içerisinde optimum kullanım miktarının 1 phr olduğu tespit edilmiştir. Geliştirilen yeni FKM kauçuk karışımının turbo şarj hortumu üzerindeki etkisinin incelenmesi için ekstrüzyon ve otoklav prosesleri ile hortum üretimi gerçekleştirilmiştir. Hortum üzerinden performans testleri de yapılarak nihai ürün değerlendirilmiştir.
L7 tipi elektrikli bir aracın yüksek şasili olarak tasarım, alternatif malzeme ve birleştirme teknikleri ile prototip üretimi
Günümüz dünyasında elektrikli araçlara olan ilgi ve talep oldukça artmıştır. Şehir içi lojistik sektöründe L kategori araçlara olan ilgi artmıştır. Bu çalışmada şehir içi lojistik sektöründe kullanılmak üzere tasarlanan elektrikli aracın şasi tasarım ve analizlerine yer verilmiştir. Ayrıca dayanım, korozyon ve hafiflik gibi nedenlerden dolayı termoplastik kompozit salıncak kolu tasarımı yapılmıştır. Salıncak kolu tasarımındaki parametreleri belirlemek için simülasyon programları yardımıyla kaza senaryosu oluşturulmuştur. Salıncak koluna gelen yükler doğrultusunda tasarım yapılmış ve yapılan tasarım CAE programı vasıtasıyla incelenmiştir. İncelemelerde farklı malzemeler ve katman sayılarının etkisine bakılmıştır.
Viskoelastik jel dolgulu koruge çekirdekli sandviç plakların şok yükü performansının sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Zırhlı araçların mayın patlamasına karşı korunması için son yıllarda ciddi çalışmalar yapılmaktadır. Zırhlı araçların patlama etkisine karşı dayanımlarını arttırmak için enerji sönümleme kabiliyetleri yüksek malzemeler tercih edilmektedir. Sunulan Yüksek Lisans Tezinde koruge (ondula) geometrisine sahip çekirdekten oluşan sandviç plakların şok dalgası etkisi altında sönümleme performansı Sonlu Elemanlar Yöntemi ile incelenmiştir. İlk çalışma olarak dört model oluşturulmuştur. Bu dört model şok tüp testlerindeki numuneler ile belirlenmiştir. Ardından Sonlu Elemanlar Yöntemi ile şok yükü altındaki performansı incelenmiştir. Şok tüp test cihazında Yüksek Hızlı kameralar desteği ile gerçekleştirilmiş olan şok testlerinden elde edilen deplasman-zaman değişimleri Sonlu Elemanlar Modellerinin doğrulanması için kullanılmıştır. Sonlu Elemanlar analizleri Ls-Dyna kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Aynı deplasman değerlerini elde etmek amacıyla CONWEP patlayıcı modeli oluşturulmuş ve patlama analizleri gerçekleştirilmiştir. Patlama analizlerinde elde edilen deplasman değerleri şok testi ve şok analizi ile karşılaştırılıp değerlendirilmiştir. Maksimum deplasmanların birbirlerine çok yakın olması farklı bir modelin sadece patlama analizi ile doğrulanmasının önünü açmıştır. İkinci çalışma olarak koruge çekirdek içerisindeki hücre boşluklarının balistik jel dolgu (viskoelastik jel) ile doldurma yönteminden elde edilen alternatif sandviç modellerin performansları incelenmiştir. Viskoelastik jel için beş model oluşturulmuştur. Viskoelastik jel dolgulu sandviç tasarımlarının Sonlu Elemanlar Analizleri CONWEP yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda viskoelastik jel dolgunun şok dalgasını sönümlemeye dönük sağladığı iyileştirme ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler: Şok testi, Şok Analizi, Patlama Analizi, CONWEP, Viskoelastik Jel
Araçlar için kafes çekirdekli çok hafif sandviç kompozit malzemelerin 3B yazıcı sistemi ile geliştirilmesi
Eklemeli üretim yöntemi üç boyutlu modellerin katmanlar halinde üst üste birikmesi ile ürünlerin elde edildiği üretim yöntemidir. Günümüzde toplam ağırlığı azaltmak ve yeterli dayanıma sahip ürünler elde etmek için kompozit malzemelere olan ilgi artmıştır. Bu doğrultuda geliştirilen yapılardan sandviç yapılar birçok alanda özel ilgiye sahiptir. Düşük ağırlıklarından dolayı, yüksek eğilme dayanımı, enerji emilimi gibi özelliklerinden dolayı farklı alanlarda kullanılmaktadır. Ayrıca kafes çekirdekli sandviç yapılar üretilerek ultra hafif malzemelerin üretilmesi sağlanmaktadır. Kompozit malzemelerin katmanlı imalatı endüstriyel uygulamaların ve araştırmaların ilgisini çekmektedir. Bu çalışmada, sürekli karbon elyaf takviyeli polipropilen matrisli kompozitler üretmek için, geliştirilmiş ekstrüdere sahip 3b yazıcı kullanılmıştır. Sandviç yapıların kafes çekirdeği bu yazıcı ile üretilmiştir. 0/90/0 yönlü plakalar ile çekirdek yapılar sıcak silikon ile birleşmesi sağlanmıştır. Üretilen sandviç yapılara basma, üç nokta eğilme quasi-statik ve üç nokta eğilme darbe testleri uygulanmıştır. Ayrıca, sürekli karbon fiber takviyeli termoplastik polimer filament üretimini geliştirmek için fiber ayırma sistemi tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu sayede geliştirilen 3b yazıcıda kullanılması için bantlar üretilmiştir. Buna ek olarak, kompozit yapıların üretimi için lazer destekli eklemeli üretim sistemi geliştirilmiştir. Bu sistem geliştirilen büyük boyutlu 3b yazıcıya entegre edilerek yeni bir yeni bir sistem ortaya konulmuştur.
Termoplastik köpüklerin üretim parametrelerinin ses sönümleme performasına etkisi
Termoplastik polimer esaslı köpük malzemeler, üstün ses ve ısı yalıtımı, düşük yoğunluk, kimyasal stabilite, titreşim sönümleme, geri dönüşüm ve yeniden işleme özellikleri nedeniyle sıkça kullanılmaktadır. Bu çalışmada, termoplastik malzemeler grubunda düşük yoğunluklu polietilen malzeme (LDPE) köpürtülmüştür. Köpürme maddesi olarak sodyum bikarbonat (NaHC03) kullanıldı. Ayrıca, hücre stabilitesini sağlamak için köpük malzemesine belirli miktarlarda talk, gliserol monostearat (GMS) ve çinko katkı maddesi ilave edildi. Bu malzemeler karıştırılarak polimer köpük üretimi gerçekleşmiştir. Oluşturulan polimer köpük hücre geometrisi, hücre büyüklüğü ve hücre boşlukları incelenmiştir. Polimer köpük üretimi için gerekli malzeme miktarları ve deney için belirlenen parametreler ayrı ayrı değiştirilerek farklı deneyler yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda en optimum polimer köpük üretimi gerçekleşmiştir. Köpük malzemelerinin sıkıştırma özellikleri bası testleriyle, yalıtım özellikleri empedans testleriyle belirlenmiştir. Ortaya çıkan sonuçlar incelenerek ideal köpük bileşenleri oranları elde edilmiştir.
3boyutlu eklemeli üretim yöntemiyle üretilmiş termoplastik esaslı ökzetik çekirdek geometrili sandviç yapıların statik ve dinamik yükler altında davranışının incelenmesi
Hafif sandviç yapılar, özellikle otomotiv, denizcilik ve havacılık gibi çeşitli uygulama alanlarında hızlı bir şekilde yayılarak kullanılmaktadır. Hızla yayılmanın başlıca nedenleri, bu yapıların yüksek özgül bükülme sertliğine ve enerji emme kapasitesine sahip olmasıdır. Sandviç yapılar temelde çekirdek ve yüz tabakalarından oluşmaktadır. Bu temel bileşenler arasında yapıya seçicilik ve değişkenlik kazandıran esas eleman çekirdek yapılardır. Birçok farklı amaç ve uygulama için çok sayıda analitik ve deneysel çalışma sonucunda geliştirilen çekirdek yapıların temeli, gözenekli malzemeler ve yapılardan oluşur. Birbirlerine göre farklı avantajları bulunan bu yapıların kullanım alanları istenilen özelliklere göre belirlenir. Bilinen birçok mühendislik malzemesi geleneksel olarak nitelendirilen pozitif poisson oranına sahiptir. Son zamanlarda, özellikle eklemeli üretim yöntemlerindeki gelişmelerle geleneksel davranışı olmayan negatif poisson oranlı (NPO) yeni yapılar ve malzemeler de ortaya çıkmaya başlamıştır. Ökzetik malzemeler veya yapılar olarak adlandırılan bu yeni malzemeler, tasarlanabilir malzemeler olarak da bilinmektedir. Bu mekanizma sayesinde yapılar, özellikle enerji sönümleme ve dayanıklılık konusunda çok üstün özelliklere sahip olabilmektedirler. Bu çalışmada eklemeli üretim yöntemi ile üretilen iki geleneksel ve 3 ökzetik çekirdek geometrisine sahip sandviç yapılar üretilmiştir. Tamamen geridönüştürülebilir biyoplastik PLA malzemesinden üretilen yapıların quasi-statik ve dinamik yükler altındaki enerji sönümleme kabiliyetleri, dayanımları ve hasar mekanizmaları deneysel olarak incelenmiştir.
Termoplastik malzemeler için elyaf uyumlaştırma sistemleri ve lif/matris ara yüzey performansının incelenmesi
Karbon fiber kompozit malzemeler otomotivden havacılık sektörüne kadar geniş bir alanda kullanıma sahiptir. Yüksek mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikleri sayesinde tercihler arasında yer alan karbon fiber, benzersiz kombinasyonuyla öne çıkar. Polar bir yüzeye sahip olmayan karbon fiberin ara yüzey bağlanma kuvveti düşüktür. Bu çalışmada ara yüzey performansının yükseltilmesi için oksidatif bir yöntem olan elektrokimyasal oksidasyon işlemi uygulanmıştır. Matris ve fiber arasındaki bağlanmayı artıran son adımda ise silan ajanları ile yüzeyde fonksiyonel gruplar oluşturulmuştur. FTIR testi ile karbon fiber üzerindeki yüzey işlemlerinin etkili olup olmadığı gözlemlenmiştir. Bu denemelerden elde edilen bulgular sayesinde bir karbon fiber için gerekli olan sizing-desizing aşamaları belirlenerek, sanayide uygulanabilir bir sistem geliştirildi. Termoplastik matris olarak kullanılan PP ile karbon fiber arasında oluşan ara yüzey uyumunun gözlemlenmesi için optik mikroskop ve SEM görüntüleri alındı. Ara yüzey performansının ölçümü için de Pull-out testi yapıldı.
Termoplastik malzemeler için elyaf uyumlaştırma sistemleri ve lif/matris ara yüzey performansının incelenmesi
Karbon fiber kompozit malzemeler otomotivden havacılık sektörüne kadar geniş bir alanda kullanıma sahiptir. Yüksek mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikleri sayesinde tercihler arasında yer alan karbon fiber, benzersiz kombinasyonuyla öne çıkar. Polar bir yüzeye sahip olmayan karbon fiberin ara yüzey bağlanma kuvveti düşüktür. Bu çalışmada ara yüzey performansının yükseltilmesi için oksidatif bir yöntem olan elektrokimyasal oksidasyon işlemi uygulanmıştır. Matris ve fiber arasındaki bağlanmayı artıran son adımda ise silan ajanları ile yüzeyde fonksiyonel gruplar oluşturulmuştur. FTIR testi ile karbon fiber üzerindeki yüzey işlemlerinin etkili olup olmadığı gözlemlenmiştir. Bu denemelerden elde edilen bulgular sayesinde bir karbon fiber için gerekli olan sizing-desizing aşamaları belirlenerek, sanayide uygulanabilir bir sistem geliştirildi. Termoplastik matris olarak kullanılan PP ile karbon fiber arasında oluşan ara yüzey uyumunun gözlemlenmesi için optik mikroskop ve SEM görüntüleri alındı. Ara yüzey performansının ölçümü için de Pull-out testi yapıldı.
Termoplastik granül ekstrüzyonu esaslı piezokompozit algılayıcılar üretimi için yeni bir 3b yazıcı tasarımı, prototip üretimi ve performansının incelenmesi
Son yıllarda gelişen katmanlı imalat teknikleri ile üretim yapan makinelerin yaygınlaşması, tasarım ve üretim maliyetlerini düşürmesi, araştırmaların 3B yazıcılar üzerine yoğunlaşmasına sebep olmuştur. Bu tez kapsamında termoplastik granül esaslı piezokompozit algılayıcılar üretmek için yeni bir 3B yazıcı üzerinde çalışılmıştır. Tez çalışmaları kapsamında eriyik yığma modelleme tekniği (FDM) kullanılarak 3B yazıcı ve modüler granül ekstrüder tasarlanıp prototip imalatı yapılmıştır. Üretilen prototip üzerinde kalibrasyon yapılarak, polarizayon işlemi sonrası piezoelektrik özellik gösteren polivinilidenflorit (PVDF) malzeme ile baskı denemeleri yapılmıştır.
Mekanik titreşimlerin ses sönümleyici gözenekli malzemelerin ses yutum ve ses iletim kaybı özelliklerine etkisinin incelenmesi
Üretim sahasında ve dış ortamda olan makinelerin oluşturduğu gürültü, çalışanlar ve çevredeki insanlar için önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Gürültüyü yapı doğuşumlu ve hava doğuşumlu olarak iki temel başlıkta inceleyebiliriz. Yapı doğuşumlu gürültünün temel kaynağı titreşimdir. Oluşan bu gürültü özellikle çalışanların verimliliğini önemli oranda azaltmaktadır. Gürültünün azaltılması, kontrol edilmesi ve çevresindeki insanların üzerinden etkisinin azaltılması için çeşitli kontrol yöntemleri uygulanır. Örneğin enerji sektöründe mantolama ve kabin sistemleri ile gürültü kontrolü çalışmaları yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında öncelikle titreşim seviyesi ile gürültü arasındaki ilişki incelenmiştir. İkinci aşamada özellikle gürültü kontrolü ihtiyacının yoğun olduğu enerji sektöründeki gürültü ve titreşim karakteristikleri incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise bu sektörlerde gürültü kontrolü için yoğun olarak kullanılan taş yünü malzemesi ele alınmıştır. Taş yünü malzemesi titreşime maruz bırakılmıştır. Titreşime maruz bırakıldığı süreçte akustik ömürlerinin sürdürülebilirliği araştırılmıştır.
Sandviç plakların şok yükü performansları
Hafif sandviç yapılar, özellikle otomotiv, denizcilik ve havacılık gibi geniş bir kullanım alanında hızlı bir şekilde yayılarak kullanılmaktadır. Geniş kullanım alanının tercih edilmesinin başlıca nedenleri, bu yapıların yüksek özgül bükülme sertliğine ve enerji emme kapasitesine sahip olmasıdır. Sandviç yapılar temelde çekirdek ve yüz tabakalarından meydana gelmektedir. Bu temel bileşenler arasında yapıya seçicilik ve değişkenlik kazandıran en önemli eleman çekirdek yapılardır. Birçok farklı amaç ve uygulama için çok sayıda analitik ve deneysel çalışma sonucunda geliştirilen çekirdek yapıların temeli, gözenekli malzemeler ve yapılardan meydana gelir. Birbirlerine göre farklı avantajları bulunan bu yapıların kullanım alanları istenilen özelliklere göre seçilebilir. Sandviç yapıların yapısal davranışlarını incelemek için birçok test yöntemi kullanılmaktadır. Bu test yöntemlerinden bir tanesi de şok testidir. Şok testlerini gerçekleştirmek için günümüzde şok tüpü deney cihazları geliştirilmiştir. Şok tüpleri gerçek patlamalar ve bunların etkilerini, genellikle daha küçük ölçekte simüle etmek için kontrol edilebilir test ekipmanı veya bir modeldeki patlama dalgalarını çoğaltmak ve yönlendirmek için kullanılan bir araçtır. Bu tez çalışması kapsamında şok tüp deney düzeneği üretilmiştir ve şok dalgasına maruz bırakılan farklı malzeme ve çekirdek geometrisine sahip sandviç yapıların yapısal davranışları, hasar ve sönümleme mekanizmaları deneysel olarak incelenmiştir.
Sandviç plakların şok yükü performansları
Hafif sandviç yapılar, özellikle otomotiv, denizcilik ve havacılık gibi geniş bir kullanım alanında hızlı bir şekilde yayılarak kullanılmaktadır. Geniş kullanım alanının tercih edilmesinin başlıca nedenleri, bu yapıların yüksek özgül bükülme sertliğine ve enerji emme kapasitesine sahip olmasıdır. Sandviç yapılar temelde çekirdek ve yüz tabakalarından meydana gelmektedir. Bu temel bileşenler arasında yapıya seçicilik ve değişkenlik kazandıran en önemli eleman çekirdek yapılardır. Birçok farklı amaç ve uygulama için çok sayıda analitik ve deneysel çalışma sonucunda geliştirilen çekirdek yapıların temeli, gözenekli malzemeler ve yapılardan meydana gelir. Birbirlerine göre farklı avantajları bulunan bu yapıların kullanım alanları istenilen özelliklere göre seçilebilir. Sandviç yapıların yapısal davranışlarını incelemek için birçok test yöntemi kullanılmaktadır. Bu test yöntemlerinden bir tanesi de şok testidir. Şok testlerini gerçekleştirmek için günümüzde şok tüpü deney cihazları geliştirilmiştir. Şok tüpleri gerçek patlamalar ve bunların etkilerini, genellikle daha küçük ölçekte simüle etmek için kontrol edilebilir test ekipmanı veya bir modeldeki patlama dalgalarını çoğaltmak ve yönlendirmek için kullanılan bir araçtır. Bu tez çalışması kapsamında şok tüp deney düzeneği üretilmiştir ve şok dalgasına maruz bırakılan farklı malzeme ve çekirdek geometrisine sahip sandviç yapıların yapısal davranışları, hasar ve sönümleme mekanizmaları deneysel olarak incelenmiştir.
Nano kompozit elastomerik elektrik iletken malzemelerde çatlak oluşum ve ilerlemesinin dıc metodu yardımı ile deneysel olarak incelenmesi
Doğal kauçuğun çatlak oluşumunu ve ilerleme direncini birçok faktör etkilemektedir. En önemli faktörlerden biri, kauçukta kullanılan dolgu maddesi tipidir. Son zamanlarda, iki boyutlu düzlemsel grafen (grafen nanoplakaları; GNP'ler) ve çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT'ler) nanodolgular olarak mükemmel takviye etkinlikleriyle büyük dikkat çekmektedir. Bu nanodolgular, takviye olarak çok düşük oranlarda kullanıldığında bile, kauçukların sadece mekanik özelliklerini değil, aynı zamanda çalışma ömrü (yorulma ömrü), elektrik iletkenliği, yırtılma direncinde iyileşmeler sağlamaktadır. Bu çalışmada, iki aşamalı mekanik bir karıştırma yöntemiyle ana malzemesi SVR olan bir kauçuk karışımı (SVR, SBR ve CBR) ve nanodolgular karıştırılarak elektriksel iletkenliğe sahip iki nanokompozit numune grubu hazırlanmıştır. Birinci grup grafen nanoplakalar (GNP'ler) ile takviye edilirken, ikinci grup ise çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT'ler) ile takviye edilmiştir. Deneysel olarak sanki-statik yüke maruz bırakılan tek kenarına kesik açılmış (düz çentik) numuneler ile çatlak başlangıcı tahrik edilmiştir. Elde edilen bu tek kenar kesikli numunelerde çatlak ilerlemesi ve elektriksel direnç ilişkisini belirlemek için çekme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çatlak ucuna yakın bölgedeki lokal birim uzama dağılımını araştırmak için Dijital Görüntü Korelasyonu (DIC) tekniği kullanılmıştır. Sonuçlar çatlak uzunluğu, grafen dolgu oranı ve elektriksel iletkenlik özellikleri arasındaki ilişkiyi belirlemek için değerlendirilmiştir. GNP'ler, nanokompozitin yırtılma direncini olumsuz bir şekide etkilerken, MWCNT'lerin etkisi yırtılma direncini artırma yönünde elde edilmiştir. Nanokompozitin yırtılma davranışında çatlak ucuna yakın alandaki lokal performansla çok yakın bir ilişkisi olduğu gözlemlenmiştir. Her iki nanokompozitin elektrik iletkenliği, nanodolgu maddesi tarafından oluşturulan ve elektrik direncini azaltan iletken ağ ile geliştirilmiştir.
Zırhlı araçlarda kullanılan kompozit zırh malzemelerinin balistik performanslarının incelenmesi
Teknolojinin en hızlı ilerlediği sektör olan savunma sanayi için, silah mühimmat tehditlerine karşı korunma her zaman en önemli ihtiyaç haline gelmiştir. Savaşta veya savaş dışında güvenliği sağlamak için zırh ile kaplanmış araç tanımından yola çıkarak tarihte teknolojinin gelişmesi ile birlikte zırhlı araç tasarımı ve şekilleri de değişiklik göstermiştir. Zırh sistemi temelinin ortaçağda hareketli kulelere dayandığı sanılmaktadır. Gerçek anlamda zırhlı araçlar içten yanmalı motorun icadı ile hayatımıza girmiştir. Günümüzde zırhlı araçlar için en çok kullanılan zırh malzemesi çelik olmasına karşın, daha hafif ve daha üst koruma sağlayan zırh tasarımları için kompozit zırh sistemleri bir gerekliliktir. Bu tez kapsamında birinci olarak zırhlı araçlardaki kompozit zırh malzemelerinde takviye malzemesi olarak kullanılan UHMWPE(Ultra Hight Molecular Weight PolyethyleneYüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen), Aramid, Karbon, Karbomid ve Cam elyafı türleri ile matris malzemesi olarak herhangi bir reçine kullanmadan PE film tabakaları ile kat kat laminasyon yapıldıktan sonra, pres ile sıcaklık ve basıncın etkisiyle birleştirilmiş, oluşturulan plaka şeklinde birbirinden farklı parçalara balistik uygulamalarda kullanılan NIJ standartlarına uygun olarak, 5 metre mesafeden 8 gram ağırlığında çekirdeği olan 9x19 parabellum FMJ fişekler ile atışlar yapılmıştır. Yapılan atış testleri sonrası, plakaların üretimindeki proses farklılıkları, plakaların ağırlığı, oluşan deformasyonlar, plakaların kalınlıkları, elyafların alansal yoğunlukları, elyafların dokuma tipleri, kat sayıları, mermi giriş delikleri ve varsa çıkış delikleri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonuçları düzenlenen tabloda gösterilmiş, üretim yöntemi olarak en uygun proses, oluşturulan kurşun geçirmeyen plakalardan ise en ince ve en hafif olanı ideal olarak seçilmiştir. İkinci olarak ise yüzde yüz yerli malzeme kullanarak yapılan özgün hibrit balistik kompozit malzemeler ile aynı seviye için çözüm üretilmiştir. İkinci çalışmada da NIJ standartlarına uygun olarak 9x19 parabellum tipi fişeklerle atış testleri yapılarak karşılaştırılmış, karşılaştrma sonuçları düzenlenen tabloda belirtilmiş, farklı olarak kurşun çekirdeklerindeki deformasyonda değerlendirilmiştir.
Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozit esaslı çok katmanlı piramit kafes çekirdekli çok hafif sandviç plakaların statik ve dinamik incelemesi
Kompozit malzemelerin mukavemet /ağırlık oranlarının artması sonucu kullanım alanları gittikçe çoğalmaktadır. Bu amaçla karbon elyaf takviyeli plastik kompozit malzemeler üretilmeye başlanmış ve zamanla kullanım alanları yaygınlaşmıştır. Bu çalışmada , termoplastik (PP) matrisli karbon elyaf takviyeli filamentlerin kalıp içerisinde ısı etkisi altında birbirleriyle kaynaması suretiyle piramit kafes yapılar oluşturulmuştur. Bu kafes yapıları oluşturacak 2 adet kalıp tasarlanıp üretilmiştir. Üretilen kafes yapı nihai ürün olan sandviç yapının çekirdeğini oluşturmaktadır. Sandviç yapının üst ve alt plakaları da karbon fiber takviyelidir ve çekirdek kısım alt ve üst plakalara ısı etkisiyle iki yapının birbirine kaynaması sonucu birleştirilmiştir. Oluşturulan sandviç yapılar 3 nokta dinamik ve statik testlere tabi tutularak, sonuçlar değerlendirilmiştir
Sonlu elemanlar yöntemi ile bir dinamik sızdırmazlık elemanının simülasyonu ve deneysel doğrulaması
Günümüzde hayatın her noktasında yaşamı kolaylaştıran makine elemanlardan birisi de dinamik sızdırmazlık elemanlarıdır. Dinamik sızdırmazlık elemanlarının en yaygın olanlar arasında dudaklı keçeler olarak da bilinen döner (radyal) mil keçeleri başı çekmektedir. Döner mil keçeleri, genel olarak elastomerler veya düşük sürtünme katsayılı polytetrafloroetilen (PTFE) gibi malzemelerden üretilmekte olup havacılık, otomotiv ve endüstriyel ekipmanlar gibi çok geniş bir ürün yelpazesinde döner millerde sızdırmazlık elemanı olarak kullanılmaktadır. Bu fonksiyon döner mil keçesinin dudağı olarak isimlendirilen yüzeyi ile mil arasında çalışma esnasında sürekli temasın sağlanması ile gerçekleşmektedir. Keçenin performansı ve aşınma davranışı açısından keçenin mil üzerindeki temas basıncı miktarı kritik bir faktördür. Ancak, çalışma esnasında üzerine gelecek yüksek yağ basıncının altında temas basıncının tespit edilmesi oldukça güç olmaktadır. Tasarım aşamasında keçenin montaj esnasında ve çalışma esnasındaki deformasyonlarının, temas basıncı seviyesinin gerçekçi bir simülasyon ile tespit edilebilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında yukarıda bahsedilen Döner mil keçelerinin çeşitli hallerini deneysel süreçler başlamadan tasarım aşamasında iken inceleyebilmek için Sonlu Elemanlar ve Analiz Simülasyonlarını kapsayan çalışmalar gerçekleşmiştir. Çalışma kapsamında incelenen döner mil keçelerinde kullanılan elastomer malzeme davranışları dikkate alındığında en uygun hiperelastik malzeme modelinin Mooney-Rivlin olduğu görülmüştür. Bu çıkarım, ifade edildiği gibi yapılan malzeme testleri sonucunda görülen davranışlar göz önüne alınarak gerçekleşmiştir. Bu doğrultuda mekanik testler ve malzeme karakterizasyon testleri gerçekleşmiştir. Ayrıca Döner mil sızdırmazlık elemanı (Keçe) nın çalışma şartları göz önüne alınarak ısıl analizler yapılmıştır. Bu sayede tasarlanacak olan keçenin, tasarım doğrulaması gerçekleştirilerek, imalat ve performans testleri süreçlerine ihtiyaç kalmaksızın, en az deneme ve yanılma süreci gerektiren bir keçe geliştirme çalışması ortaya konmuştur. Çalışma sonucu SKT A.Ş. Ar-Ge laboratuvarlarında imal edilen ve deneyleri gerçekleştirilen keçenin simülasyonu deneysel sonuç ile %95 oranında uyumlu çıkmıştır.
Karbon esaslı nano katkılar ile elektrik iletken elastomer nanokompozitler geliştirilmesi: Statik ve tekrarlı dinamik yükler altında elektriksel, fiziksel ve mekanik karakterizasyonu ve algılama performansının belirlenmesi
Bu çalışmada, karbon esaslı nano-dolgu malzemeleri kullanarak, iletken elastomer nanokompozit malzemeler geliştirilmesi: statik, anlık ve tekrarlı dinamik yükler altında elektriksel, fiziksel ve mekanik karakterizasyon ve algılama performansının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Çalışma iki adımda gerçekleştirilmiştir. Birinci adımda karbon siyahı dolgulu kauçuk karışımları belirli formülasyon dahilinde hazırlanmış, kalenderlenmiş, çeşitli kesme açılarında kord ipleri ile takviye edilerek kompozit malzemeler oluşturulmuştur. Hazırlanan nanokompozitin yorulma ömrünü etkileyen parametrelerin Taguchi yöntemi ile tespit edilmesi ve yorulma ömrünün tayin edilmesi sonrasında, en uygun proses şartları tespit edilerek ikinci aşamaya geçilmiştir. Bu adımda, iletken dolgu maddeleri olarak bilinen karbon allotroplar (karbon siyahı, grafit, grafen, karbon nanotüp v.s) ile güçlendirilmiş elastomer nanokompozitler hazırlanmıştır. Söz konusu nanokompozitlere: (a) Kord bezi/Grafen dolgulu kauçuk nanokompozitlerine, fiziksel, rheolojik, iç yapı analizi ve çevrimli yükler altında elektriksel özelliklerinin tespiti deneyleri, (b) Geliştirilen grafen dolgulu kauçuk nanokompozitlerin çevrimli yüklemeler altında çatlak oluşumuna bağlı olarak hissetme performanslarının geliştirilme deneyleri, (c) Modifiye edilmiş ve modifiye edilmemiş çok duvarlı karbon nanotüp dolgulu grafit kauçuk nanokompozitlerinin sabit bir genlik altında yorulma davranışlarının elektriksel olarak karakterize edilmesi deneyleri ile hem seri üretime yönelik üretim şartlarını hem de uygulama alanları ilişkilendirilerek incelemeler gerçekleştirilmiştir.
Roll-form üretim yöntemine uygun taşıt emniyet elemanlarının tasarım ve sonlu elemanlar analizleri
Bu tez çalışması ile B sınıfı bir araçta ön kısımda konumlandırılan çarpışma sönümleyici grubun içerisinde bulunan tampon kirişi için roll-form üretim yöntemine, lazer kaynak gerekliliklerine uygun olarak ve belirlenen tasarım uzayı içinde kalarak Catia programında yeni kesitler tasarlanmıştır. RCAR 15(+1/0) km/saat hız, %40 ofset ve 10° açılı rijit bariyer ile çarpışma senaryosunda yeni geliştirilen kesitlerin çarpışma performansları mukayese edilen (benchmark) ürüne göre karşılaştırılıp, sonuçları incelenmiştir. Ansys Mechanical APDL Product Launcher 2020 R1 programında ve Ls-dyna çözücüsünde sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Tampon malzemesi olarak Docol 1400 çelik malzemesi kullanılmıştır. Tez çalışması kapsamında, darbe emici çarpışma kutuları kıyas üründeki darbe emici yapılar ile aynı olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada tampon özgül enerji değerinin araca aktarılan kuvvet ve çarpma ekseni yönünde yer değiştirme değerleri göz önünde bulundurularak arttırılması sağlanmıştır.
Eklemeli imalatla üretilen termoplastik parçaların sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilme performansının incelenmesi ve optimizasyonu
Küresel ısınmanın insan hayatını gittikçe tehdit etmeye başladığı son yıllarda, endüstride kullanılan tüm malzeme ve proseslerde olduğu gibi çevreye zarar vermeyen kaynak yöntemleri kullanmak önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalara göre Sürtünme Karıştırma Kaynağı (SKK) da çevreci bir kaynak türüdür. Aynı zamanda kaynak sırasında kaynaktan etkilenen bölgeyi en az etkilediğinden kaynak mukavemeti yüksektir. Bunun yanında ucuz ulaşılabilir ve farklı malzemelerin kaynağı gibi özelliklerinden dolayı son yıllarda gittikçe SKK ile ilgili araştırmalar artmıştır. Araştırmalar genelde metal malzemelerin kaynağı, kompozit malzemelerin kaynağı ve termoplastik malzemelerin kaynağı üzerinde yoğunlaşmıştır. Otomotiv sektöründe, proje aşamalarında Ar-Ge birimlerinde tasarlanan yeni bir parçanın seri üretime geçmeden araç üzerinde görülmesi ve test edilmesi gerekmektedir. Geleneksel yöntemlerde seri üretim olmayacak tekil bir parçayı üretmek fazla zaman almakta ve çok yüksek maliyetlere sebep olmaktadır. Bu tür prototip (ilk örnek) parçaları üretmek için katmanlı üretim (eklemeli imalat) yöntemleri geliştirilmiştir. Otomotiv sektöründe eklemeli imalat ile üretilmiş prototip parçalarda en çok termoplastik malzemeler kullanılmaktadır. Bu çalışmada ABS M30 malzemesinden eklemeli imalatla üretilen parçaların sürtünme karıştırma kaynağının kaynak parametreleri araştırılmıştır. Deney parametrelerinin oluşturulması için öncü deneysel çalışmalar yapılmış ve kaynak için parametre aralığı bulunmuştur. Daha sonra taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılarak deney tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan deneysel çalışma ile eklemeli imalatla üretilen parçaların SKK ile birleştirmede en yüksek mukavemet değerleri, takım dönme hızı 800 devir/dk, ilerleme 10 mm/dk ve takım omuz çapının 16 mm olduğu durumda ulaşılmıştır. Deneyler sonucunda kaynak bölgesinin mekanik değerleri değerlendirilmiş ve görsel olarak da mikroskopla incelenmiştir.