Kafes yapılı sandviç panellerde kiriş ve yüzey plakası geçiş geometrisinin efektif mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi / Kaan Akın Arı ; thesis advisor Recep M. Görgülüarslan.

Tez (Yüksek Lisans)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Nisan 2025.

Doğada bulunan bazı cisimler boşluklu yapıya sahiptir ve bu sayede hafif olup yüksek mukavemet elde edebilmektedirler. Bundan ilham alarak havacılık uzay sanayi başta olmak üzere otomotiv, tıp, deniz bilimleri gibi alanlarda giderek daha fazla ilgi gören bu boşluklu yapıdaki malzemeler tasarlanıp üretilmekte ve hücresel malzemeler olarak adlandırılmaktadırlar. Hücresel malzemeler farklı geometrilerde olabilirler, bunlardan birisi de kiriş bazlı hücresel malzemelerdir ve bunlar Kafes Yapılar sınıfında yer alırlar. Geometrik parametrelerinin kolay kontrol edilebilmesi ve üretilebilirlik açısından öne çıkan Hacim Merkezli Kübik Kafes Yapı da en sık kullanılan hücre yapılarından birisidir. Sandviç yapılarda iki yüksek rijitlikte yüzey plakası arasında daha az rijit olan bir çekirdek yapı bulunmakta ve bazı sandviç yapılarda bu çekirdek geometrisi için Hacim Merkezli Kübik Kafes Yapılar kullanılmaktadır. Bu tezde Hacim Merkezli Kübik Kafes Yapı'ya sahip sandviç yapılar modellenip statik yükler ve titreşim altındaki davranışları incelenmiş ve deneyler ile sonlu elemanlar analizi ve homojenizasyon süreci doğrulanmıştır. Deneyler için 3 farklı numune çeşidinden beşer adet olmak üzere toplamda 15 vii sandviç yapı Toz Yataklı Füzyon teknolojisi ile AlSi10Mg malzemesi ile üretilmiştir. Bunlara mikro yapı taraması, doğal frekans tespiti için titreşim testi ve efektik elastik modül belirlemek için basma testleri yapılmıştır. Bu hücrelerde yüzey plakasına bağlanan kısımlarında bir geçiş yarıçapı oluşturulmuş ve bu geleneksel Hacim Merkezli Kübik yapıya alternatif olarak yeni bir hücre tipi sunulmuştur. Oluşturulan bu yeni hücre ile yeni modeller oluşturulup basma ve eğilme yükleri altında statik analizler ve titreşim analizleri yapılarak Hacim Merkezli Kübik yapı ile karşılaştırılmıştır.

Porous structures found in nature offer benefits such as lightweight properties and high strength, driving innovations in industries like aerospace, automotive, medicine, and marine sciences. These increasingly studied porous structures are engineered and manufactured as cellular structures. Among them, strut-based cellular materials, known as Lattice Structures, include the Body-Centered Cubic Lattice Structure, which is notable for its adjustable geometric parameters and ease of fabrication. Sandwich structures consist of a less rigid core layer positioned between two high rigidity surface plates. In some designs, the core incorporates Body-Centered Cubic Lattice Structures. This thesis focuses on modeling sandwich structures with a Body Centered Cubic Lattice core and analyzing their behavior under static loads and vibration. Finite element analysis and the homogenization process were validated through experimental testing. For the experiments, 15 sandwich structures, comprising three different sample types, with five specimens each, were fabricated from AlSi10Mg material using Powder Bed Fusion technology. Microstructural scanning, vibration tests to ix determine natural frequencies, and compression tests were conducted to assess the effective elastic modulus. A transition radius was introduced in the struts connecting to the surface plate, leading to the development of a novel cell type as an alternative to the conventional Body-Centered Cubic structure. Using this new cell design, additional models were created, and static and vibration analyses were performed under compression and bending loads, comparing their performance with the traditional Body-Centered Cubic structure.