Karbon elyaf takviyeli alüminyum plakalara (CARALL) grafen katkısının mekanik özelliklere etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Basit Öğe Kaydı
dc.contributor.advisorUygur, İlyas
dc.contributor.advisorEkici, Ergün
dc.contributor.authorDündar, Mustafa
dc.date.accessioned2025-10-11T20:34:51Z
dc.date.available2025-10-11T20:34:51Z
dc.date.issued2024
dc.departmentDÜ, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalıen_US
dc.description.abstractÖzellikle havacılık alanında yüksek performanslı hafif uçak gereksinimi yeni üretim yöntemleri ile yenilikçi malzemelerin kullanımını zorunlu hale getirmiştir. Bu amaçla geliştirilen fiber metal laminat (FML) kompozitler, yüksek özgül dayanımları, olağanüstü enerji emme kapasiteleri ve mükemmel darbe dayanımı gibi benzersiz özellikleriyle ileri mühendislik uygulamalarında bir çözüm sunmaktadır. Havacılık, otomotiv ve savunma sanayii gibi yüksek performans gerektiren alanlarda FML'ler, hem metalin tokluk özelliklerini hem de kompozitlerin hafifliğini bir araya getirerek rakipsiz bir malzeme seçeneği oluşturur. CARALL (Karbon fiber takviyeli alüminyum laminat), karbon fiberin hafiflik ve yüksek mukavemet özelliklerini alüminyumun tokluğu ile birleştiren yeni nesil bir FML olup, havacılık sektörü gibi yüksek performans ve güvenlik gerektiren alanlarda önemli avantajlar sunmaktadır. Geleneksel kompozitlere kıyasla üstün darbe direnci ve enerji emilimi sağlamasının yanı sıra, yüksek yorulma dayanımı, düşük yoğunluk ve korozyon direnci gibi özellikleriyle dikkat çekmektedir. CARALL, düşük hızda darbeye maruz kalma potansiyelinin yüksek olduğu uçak yapılarında kalkış sırasında taş çarpması, servis sırasında ekipman düşmesi veya durağan halde cisim çarpması gibi durumlar yapısal risk oluşturur. Bu nedenle CARALL FML kompozitlerin düşük hızda darbe davranışı önemli bir konudur. Bu çalışmada nispeten FML ailesinin yeni üyesi olan CARALL FML kompozitlerde fiber yöneliminin ve Grafen Nano Partikül (GNP) katkısının etkisi deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmiştir. Çalışmada CARALL malzemelerin çekme ve 3 nokta eğme testi ile mekanik özelliklerinin, yanı sıra farklı sıcaklıklarda (-40 °C, 23 °C ve 80 °C) ve farklı enerji seviyelerinde (23J, 33J ve 48J) düşük hızda darbe davranışına etkisi tahribatsız muayene yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca bunlara ek olarak CARALL malzemelerin ileride tasarım optimizasyonunda yol göstermek adına oda sıcaklığındaki düşük hızda darbe deneyleri deneysel ve sayısal koşullarda doğrulaması yapılmıştır. Çalışma sonucunda çekme ve 3 nokta eğme testleri fiber yöneliminin daha etkili olduğu GNP katkısının belirgin bir etkisi görülmemiştir. Düşük hızda darbe deneylerinde 0°-0° fiber yönelimli numunelerin hem hasar hem de maksimum tepe yükü açısından daha iyi sonuçlar sergilediği görülmüştür. Sıcaklığın düşük hızda darbe davranışında etkili olduğu görülmüştür. Deneysel ve sayısal sonuçların birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür.en_US
dc.description.abstractThe requirement for high performance lightweight aircraft, especially in the field of aviation, has necessitated the use of new production methods and innovative materials. Fibre metal laminate (FML) composites developed for this purpose offer a solution in advanced engineering applications with their unique properties such as high specific strength, extraordinary energy absorption capacity and excellent impact resistance. In areas requiring high performance such as aerospace, automotive and defence industries, FMLs combine both the toughness properties of metal and the light weight of composites, creating an unrivalled material option. CARALL (Carbon fibre reinforced aluminium laminate) is a new generation FML that combines the light weight and high strength properties of carbon fibre with the toughness of aluminium, offering significant advantages in areas that require high performance and safety, such as the aviation industry. It provides superior impact resistance and energy absorption compared to conventional composites, as well as high fatigue strength, low density and corrosion resistance. In aircraft structures where the potential for low-speed impact is high, situations such as stone impact during take-off, equipment drop during service or object impact at rest pose structural risks. Therefore, the low speed impact behaviour of CARALL FML composites is an important issue. In this study, the effect of fibre orientation and Graphene Nanoparticle (GNP) doping on CARALL FML composites, which are relatively new members of the FML family, were investigated by experimental and numerical methods. In the study, the mechanical properties of CARALL materials by tensile and 3-point bending tests, as well as the effect of low velocity impact behaviour at different temperatures (-40 °C, 23 °C and 80 °C) and different energy levels (23J, 33J and 48J) were investigated using non-destructive testing methods. In addition to these, low velocity impact tests at room temperature were verified experimentally and numerically in order to guide the design optimisation of CARALL materials in the future. As a result of the study, no significant effect of GNP additive was observed in tensile and 3-point bending tests where fibre orientation was more effective. In low speed impact tests, it was observed that the specimens with 0°-0° fibre orientation showed better results in terms of both damage and maximum peak load. Temperature was found to be effective on low speed impact behaviour. Experimental and numerical results were found to be compatible with each other.en_US
dc.identifier.endpage171en_US
dc.identifier.startpage1en_US
dc.identifier.urihttps://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=P3dtmmHrq-mzEcmCLi1CqWvnifFv9nyDPX6Lh-AWxs-wII7a-zC-OZ3fh-UPQdYZ
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12684/20381
dc.identifier.yoktezid923040en_US
dc.institutionauthorDündar, Mustafa
dc.language.isotren_US
dc.publisherDüzce Üniversitesien_US
dc.relation.publicationcategoryTezen_US
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessen_US
dc.snmzKA_TEZ_20250911
dc.subjectMakine Mühendisliğien_US
dc.subjectMechanical Engineeringen_US
dc.titleKarbon elyaf takviyeli alüminyum plakalara (CARALL) grafen katkısının mekanik özelliklere etkisinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesien_US
dc.title.alternativeExperimental and numerical investigation of the effect of graphene addition to carbon fibre reinforced aluminium plates (CARALL) on mechanical propertiesen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US

Dosyalar

Koleksiyon

Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Tez Koleksiyonu