Karbon nanotüp yapıların modellenmesi ve sonlu eleman yöntemi ile mekanik analizi

Bu çalışmada karbon nanotüp yapıların modellenmesi ve titreşim karakteristikleri üzerine incelemeler yapılmıştır. Öncelikle karbon nanotüp yapılar hakkında mekanik özellikleri, üretim yöntemleri, sık görülen kusurlar gibi temel bilgiler verilmiştir. Karbon nanotüp yapı analitik olarak Euler-Bernoulli kirişi teorisine uygun olarak olarak modellenmiştir. Yerel (local) elastisite ve yerel olmayan (non-local) elastisite teorisine uygun hareket denklemleri ortaya konulmuştur. Analitik çözüm basit-basit, mesnet koşulu için elde edilmiştir. Çalışmanın devamında hesaplamalı (sayısal) model kurulmuş ve analizler yapılmıştır. Sonlu eleman yöntemi tabanlı Ansys Mechanical APDL paket programında nanotüp modeli oluşturulmuştur. Nanotüp modelini Ansys APDL ile çözümleyebilmek için Python programlama dili kullanılarak moleküler dinamik programları ile Ansys APDL dili arasında köprü vazifesi gören ara programlar yazılmıştır. Ardından çözümler elde edilmiş ve literatürde bulunan sonuçlar ile kıyaslama yapılarak modelin doğrulanması sağlanmıştır. Elde edilen modele, bir uygulama problemi olarak, elastik zemin koşulu eklenmiş, elastik zeminin mod şekilleri ve doğal (tabii) frekans değerleri üzerindeki etkileri ortaya konulmuştur. Hesaplamalı analizlerin devamında Python programlama dili kullanılarak özgün bir sonlu eleman kodu oluşturulmuştur. Bu kodda Euler-Bernouilli kirişi ve sınır koşulları için uygun eleman matrisleri tanımlanmış, küresel (global) matrisler oluşturulmuş ve çözümler araştırılmıştır. Elde edilen çözümler analitik çözümlerden elde edilen sonuçlar ile kıyaslanmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.