3D okzetik yapıların farklı yüklemeler altında yapısal davranışlarının araştırılması ve simülasyonu
Research and simulation of the structural behavior of 3D auxetic structures under different loads
Yazar: SHAO-HO HUANG
Danışman: PROF. DR. FEVZİ BEDİR
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Basma deneyi = Compression test ; Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Poisson dağılımı = Poisson distribution ; Silindirik yapılar = Cylindrical structures

Özet:
Negatif Poisson Oranına (NPO) sahip okzetik yapı veya malzemeler bize daha efektif ürünler üretmemiz için büyük bir fırsat vermektedir. Okzetik yapı, basma gerilmeleri altında büzülür ve çekme gerilme altında ise genişler. Bu davranış, normal yapılardan farklı bir performans sergiler ve bu özelliğinden dolayı, okzetik yapı, kompakt dayanıklılık, iyi çentik direnci, enerji absorbe etme kabiliyeti ve kayma direnci gibi üstün özellikler gösterir. Mühendislik uygulamalarında üstün özellikler elde etmek için, literatürde okzetik yapıların kullanıldığı çok sayıda makale bulunmaktadır. Okzetik yapılarda farklılıklar sağlayan veya farklı türleri bir araya getiren farklı malzeme bazlı numuneler en yaygın metodolojilerdir. Bununla birlikte, çoğu araştırma, yalnızca kiriş şeklinde veya 2D çizimlerde yükleme altında meydana gelen davranışları incelemiştir. Gerçek uygulamalarda, önemli ürünler oluşturmak için silindirik formdaki yapılar da gereklidir. Sonuç olarak en çok çalışılan iki geometri; re-entrant yapısı ve tetrakiral yapı, okzetik silindirik formdaki yapıyı oluşturmak için birim hücre konfigürasyonu olarak seçilir. Bu tezin ana amacı, farklı yükler altında okzetik silindirik formdaki yapının kinematik davranışlarını gözlemlemektir. Elde edilen sonuçların, okzetik yapıların etkisi altında düzlemsel özellikleri inceleyen araştırmalar ile uyumlu olduğu görülmüştür. Ancak yükleme önemli bir miktarı aştığında, okzetik silindirik formdaki yapının davranışları benzersiz bir sonuç göstermiştir.

Abstract:
Auxetic structures or materials which obtain negative Poisson's ratio (NPR) gives us a great opportunity to manufacture more fascinating products. Auxetic structures obtain opposite physical characteristics than normal materials, which means when under compressive loading, auxetic structure would contract rather than expand and act oppositely under tensile. This behavior performs differently than normal structures and because of this specialty, auxetic structures apply spectacular ability for enduring compacts, good indentation resistance, energy absorption capability, and shear resistance. Nowadays, many incredible auxetic structure designs have been created to advance our lives, such as for medical and sports applications. To achieve improved properties for engineering submissions, there are plenty of existing pieces of articles that demonstrate the possibility of auxetic structures. Different material-based specimens, providing subtle differences in composition, or combining different types are the most common methodologies. However, most research only mentions the behaviors that occur under loading in beam shape or 2D sketches. In real applications, tubular structures are also essential for building significant products. As a result, the main aim of this thesis is to observe the behavior of auxetic structures that are under impact with the tubular structure, which may occur frequently in our realities. Though there are plenty of types of auxetic structures, in this paper, the two most studied kinds of auxetic structure cell geometry tetra-chiral and re-entrant, have been selected to build the specimen for understanding the behavior of the auxetic structure under compact loading. These two kinds of geometries have already been widely discussed; yet, are still rarely mentioned under tubular structure topics.