Akıllı malzemelerin mekanik özellikleri
Mechanical propertiesof smart metarials
Yazar: HAZAL OVAT CAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SUKHWINDER KAUR BHULLAR
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Akıllı 
malzemeler,  dış  uyaranlar  (örneğin  stres,  sıcaklık,  elektrik,  manyetik  alan) 
etkisi  ile  özelli
klerini
değişti
rerek  tepki  verme
yetisine  sahip  ola
n 
malzemelerdir
. 
Aynı zamanda; 
havacılık, otomotiv, biyomedikal, elektro
nik  gibi  birçok  uygulama 
alanında  yer  almaktadırlar.  A
kıllı  malzemeler  hem  yeni  bir  ürün  geliştirilmesiyle 
hem    de 
konvansiyonel
malzemelere 
geometrik  özellikler  kazandırılmasıyla 
oluşabilir.  Bu  bağlamda  bu  çalışma  içerisinde,  konvansiyonel  malzemelere 
geometrik  özellik  katarak  elde  edilmiş  ve  farklı  mekanik  özelliklerinden  dolayı 
merak  konusu  olan  auxeticlerden  bahsedilmiştir.  Malzeme  olarak  k
onvansiyonel 
kabul edilen ve biyomedikal alanda sıkça kullanılan folyo (çok ince) yapıdaki 
316L 
paslanmaz çelik kullanılmıştır. Femtosecond lazer kesim yöntemi ile konvansiyonel 
malzemeye farklı hücre boyutlarına sahip geometrik şekil işlenerek, 
Negatif Po
isson 
Oranlı auxetic 
malzeme elde edilmiştir. Mekanik özelliklerin tespiti için dikdörtgen 
kesitli  numuneler  üzerinde 
çekme  testi  uygu
lanmış,  aynı  şartlarda  testleri  yapılan 
konvansiyonel  numuneler  ile  kuvvet
-
şekil  değişimi  ve  gerinim
-
gerilim  grafikleri 
sa
yesinde,  hücre  boyutu,  kalınlık  ve  elastisite  modülü  parametreleri  karşılaştırılıp, 
sonuçlarıyla  beraber  kullanım  alanına  göre  tercih  seçenekleri  sunmuştur.  Bu 
karşılaştırmalar  sonucunda,  folyo  yapıdaki  konvansiyonel  malzemelerin  elastisite 
modülü,   normal 
elastisite  değerinden  daha  düşük  olduğu  tespit  edilmiştir. 
Auxeticlerin  gözenekli  yapılarından  dolayı  konvansiyonel  malzemelere  göre  daha 
düşük kuvvetler altında deforme olduğu fakat daha fazla şekil değişimine uğradığı 
görülmüştür.  Aynı  zamanda  auxeticler
in  farklı  büyüklükteki  hücre  boyutları  ve 
kalınlıkları  arasında  kıyas  yapıldığında,  hücre  boyutu  küçülüp  kalınlık  arttıkça, 
auxetic etkinin daha fazla sürdüğü anlaşılmıştır. 
Sonlu elemanlar yöntemiyle de eğme kuvveti ile ortaya çıkan sinklastik davranışın
ın 
auxetic numunedeki aldığı görsel in
celenmiştir
.
Anahtar kelimeler:
Akıllı malzemeler, Negatif Poisson Oranı, Auxetic

Abstract:
Smart  materials  have  the  ability  to  change  more  than  one  of  its  properties  with 
external  stimulis  (e.g.  stress,  temperature,  electric,  magnetic  field). 
These  materials 
have  wide  range  of  applications  in 
aerospace,  automotive,  medical,  electronics  and 
more.
Thus its significance is
rising for the next generations. Smart materials can be 
obtained  either 
as 
entirely  new  developed  product  or  by  adding  novel  features  to 
conventional materials. In this study, auxetic materials were mentioned, which were 
obtained 
by  adding  geometric  features  to  conventional  materials  and  which  has  an 
interest  due  to  their  different  mechanical  properties.  316L  stainless  steel  is  used  in 
foil  (very  thin)  structure  which  is  accepted  as  conventional  material 
which  is
used 
frequently  in
biomedical  field.  By  using  the  femtosecond  laser  cutting  method,  a 
geometric shape with different cell sizes is processed 
from
conventional material and 
a  negative  Poisson  Ratio  auxetic  material  is  obtained.  In  order  to  determine  the 
mechanical  properties
, 
tensile  tests  were  applied  on  rectangular  samples  and 
the 
effect  of
cell  size,  thickness  and  elasticity  modulus  parameters 
on  mechanical 
behavior is investigated.  
As a result of these 
tests
, it has been found that the modulus 
of  elasticity  of  the  conven
tional  materials  in  foil  structure  is  lower  than  the 
steels 
known 
elastic  modulus
obtained  from  bulk  samples
.  Due  to  the  porous  structure  of 
auxetics,  it  has  lower  modulus  of  elasticity  than  conventional  materials  but  it 
can 
bear
more  deformation
prior  to 
failure  and  show  a  completely  different  failure 
pattern
.
At  the  same  time,  when  compared  to  the  size  of  cells  and  thicknesses  of 
auxetics, it 
is
understood that the auxetic effect 
is
longer as the cell size 
is 
decreased 
and the thickness
is
increased.
By 
means  of  the  finite  elements,  the  synclastic  behavior,  which  occurs  with  the 
bending forces, has been visually examined in the auxetic sample.
Keywords:
Smart materials, Negative Poisson's Ratio, Auxetic