Üç boyutlu yazıcı ile üretilen balpeteği sandviç kompozitlerin düşük hızlı darbe davranışlarının araştırılması
Investigation of low velocity impact behaviour of honeycomb sandvich composites produced by three dimensional printer
Yazar: İSA KARATAŞ
Danışman: DOÇ. DR. MURAT YAVUZ SOLMAZ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sandviç kompozit yapılar yüksek eğilme mukavemeti, enerji ve titreşimleri absorbe edebilme gibi kabiliyetlerinden dolayı otomotiv, deniz ve havacılık uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. 
Yapılan bu çalışmada sandviç yapının hücresel çekirdek kısmı bal peteği geometrisinde olup bu yapıları düşük hızlı darbe testine maruz bırakarak enerjiyi sönümlemeye karşı tepkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Sandviç kompozit yapıların çekirdek kısmı ABS ve PLA'dan oluşan termoplastik malzeme, alt üst kapak kısmı ise cam elyaf/polyester karışımından oluşmaktadır. Bu sandviç kompozit yapıların çekirdek kısmı üretilirken üç boyutlu yazıcı kullanılmıştır. 2 farklı hücre yüksekliği ve 3 farklı hücre boyutlarına sahip sandviç kompozit numuneleri 3 farklı enerji seviyesinde düşük hızlı darbe testine maruz bırakarak fiziksel ve mekanik davranışları incelenmiştir. Sandviç kompozit yapıdaki numunelerin düşük hızlı darbe testi sonrasında Solidworks'de modellenerek Ansys Workbench paket programında sayısal analizleri yapılmıştır. Numunelerin deneysel ve sayısal sonucunda PLA malzemesinin aynı hücre yüksekliğine sahip bal peteği yapılarda hücre boyutu azaldıkça malzemenin darbeye karşı ve enerjiyi sönümleme kabiliyetinin arttığı gözlemlenmiştir. Aynı şekilde ABS termoplastik malzemesi de azalan hücre boyutuna bağlı olarak enerjiyi absorbe etme yeteneği artmıştır. Ancak aynı hücre boyutu ve aynı hücre yüksekliğine sahip her iki termoplastik malzeme için numunelere verilen enerjiler incelendiğinde PLA malzemesinin ABS malzemesine göre enerjiyi daha fazla yuttuğu deneysel olarak saptanmıştır.
Yapılan deneysel sonuçlar ile Ansys Workbench paket programında yapılan sayısal veriler mukayese edilerek sonuçların birbirine paralel olduğu görülmüştür. PLA malzemesinin ABS malzemesine göre enerjiyi sönümleme kabiliyeti daha fazla olduğu bu sönümlemenin hücre yüksekliği ile arttığı da belirlenmiştir.

Abstract:
Sandwich composite structures are widely used in automotive, marine and aerospace applications due to their high bending strength,ability to absorb energy and vibrations. 
In this study, the cellular core part of the sandwich structure is in honeycomb geometry and the reactions of these structures to damping energy by exposing them to low-speed impact testing were studied experimentally and numerically. The core part of sandwich composite structures consists of thermoplastic material consisting of ABS and PLA, while the layer part consists of glass fiber/polyester mixture. A three-dimensional printer was used when the core part of these sandwich composite structures was produced. Sandwich composite samples with 2 different cell Heights and 3 different cell sizes were subjected to low-speed impact testing at 3 different energy levels and their physical and mechanical behavior was studied. Samples of sandwich composite structure were modeled at Solidworks after low speed impact testing and numerical analysis was performed in the ANSYS Workbench package program. The experimental and numerical results of the samples showed that the ABS material's ability to resist impact and damping energy increases as the cell size decreases in honeycomb structures with the same cell height. In the same way, PLA thermoplastic material has also increased energy absorption attitude with reduced cell size. However, when the energies given to the samples were examined for both thermoplastic materials with the same cell size and the same cell height, it was experimentally determined that ABS material ingested more energy than PLA material.
The experimental results were compared with the numerical data in the ANSYS Workbench package program and the results were shown to be parallel. It has also been determined that PLA material has more energy damping capability than ABS material, and this damping increases with cell height.