Nanotüplerin davranışlarının farklı yükler altında sonlu elemanlarla incelenmesi
Investigation of behavior of nanotubes under different loads with finite elements
Yazar: SÜMEYYA HİLAL YILDIZ
Danışman: PROF. DR. SADRİ ŞEN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elastisite modülü = Modulus of elasticity ; Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; Sonlu elemanlar = Finite elements

Özet:
Amaç: Bu çalışmada tek duvarlı karbon nanotüplerin ve çift duvarlı karbon nanotüplerin farklı yükler altında ve farklı koşullarda elastiklik modülü değerindeki değişimi sonlu elemanlar yöntemi kullanarak incelemek amaçlanmıştır.
Yöntem: Bu çalışma sonlu elemanlar yönteminin bilgisayar destekli uygulaması olan ANSYS Mechanical APDL programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma üç kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısımda karbon nanotüpler Nanotube Modeler programında oluşturulmuştur ve analiz aşamasında kullanılacak forma getirilmiştir. İkinci kısımda oluşturulan modeller ANSYS Mechanical APDL programında input kodu girilerek analiz edilmiştir ve son aşamada program çıktısı olarak alınan reaksiyon kuvveti yardımıyla elastiklik modülü değerleri hesaplanmış ve sonuçlar incelenmiştir. 
Bulgular: Tek duvarlı KNT'lerde zikzak tip için tüp boyu 4nm olduğu durumda elastiklik modülü 2,883TPa ile en yüksek değerini, 8nm olduğu durumda 2,821TPa ile en düşük değerini almıştır. Koltuk tip için tüp boyu 4nm olduğunda elastiklik modülü 2,907TPa ile en yüksek değerini, 10nm tüp boyunda 2,829TPa ile en düşük değerini almıştır. Tüp çapına göre değerlendirme yapıldığında en yüksek değer 2,907TPa en düşük değer 2,825TPa'dır. Çift duvarlı zikzak karbon nanotüplerde en yüksek elastiklik modülü değeri 4,28 TPa civarında en düşük elastiklik modülü değeri 4 TPa civarında gözlemlenmiştir. Koltuk tip çift duvarlı karbon nanotüplerde elastiklik modülünün en yüksek değeri 4,20 TPa civarında en düşük değeri 4,103 TPa civarındadır. 
Sonuç: Tek duvarlı KNT'lerde elastiklik modülü değerleri tüp çapı büyüdükçe genel olarak artmış, tüp boyu uzadıkça genel olarak azalmıştır. Çift duvarlı KNT'lerde elastiklik modülü değerleri iç tüp çapı büyüdükçe artmıştır. Çift duvarlı koltuk KNT'lerde tüp boyu uzadıkça elastiklik modülü değerleri başlangıçta azalmış daha sonra artmıştır, zıkzak tip çift duvarlı KNT'lerde ise başlangıçta artmış daha sonra azalmış ve yeniden artmıştır.

Abstract:
Purpose: In this study, it is aimed to study the change in the modulus of elasticity of single-walled carbon nanotubes and double-walled carbon nanotubes under different loads and under different conditions using the finite element method.
Method: This study was carried out using the ANSYS Mechanical APDL program, which is a computer-aided application of the finite element method. The study consists of three parts. In the first part, carbon nanotubes were created in the Nanotube Modeler program and put into the form to be used in the analysis stage. The models created in the second part were analyzed by entering the input code in the ANSYS Mechanical APDL program and the elasticity modulus values were calculated with the help of the reaction force obtained as the program output at the last stage and the results were examined.
Findings: In single-walled KNTs, the elasticity modulus was the highest value with 2,883TPa in the case where the tube length was 4nm for the zigzag type, and the lowest value with 2,821TPa in the case where it was 8nm. For this type, when the tube length is 4nm, the modulus of elasticity has received its highest value with 2,907TPa, and the lowest value with 2,829TPa with a tube length of 10 nm. When evaluating according to the tube diameter, the highest value is 2,907 TPa and the lowest value is 2,825TPA. In double-walled zigzag carbon nanotubes, the highest modulus of elasticity was observed around 4,28 TPa, and the lowest modulus of elasticity was observed around 4 TPa. In this type of double-walled carbon nanotubes, the highest value of the modulus of elasticity is around 4,20 TPa, and the lowest value is around 4,103 TPa.
Results: In single-walled CNTs, the modulus of elasticity values increased in general as the tube diameter increased, and decreased in general as the tube length increased. In double-walled KNTs, the modulus of elasticity values increased as the inner tube diameter increased. As the tube length length increased in double-walled seat KNTs, the modulus of elasticity values decreased initially and then increased, while in zigzag type double-walled KNTs, they initially increased, then decreased and increased again.