Research Article
PDF Mendeley EndNote BibTex Cite

Determination of Static Behavior of Sandwich Composites with Negative Poisson Ratio

Year 2022, Volume 14, Issue 1, 347 - 359, 31.01.2022
https://doi.org/10.29137/umagd.1032060

Abstract

In this study, the static behavior of structures with negative Poisson's ratio, which was the subject of many new researches as engineering materials, was determined numerically. The sandwich composite structures formed by placing ABS and PLA core materials between the Al plates were modeled with a negative Poisson ratio structure. In addition, for the comparison of the composite material, the analysis of the sandwich material components was carried out under the same conditions. Static analyzes were investigated with the Ansys Workbench program. A negative Poisson ratio behavior was observed in all compositions under the static influence, depending on the core geometry. The lowest displacement and stress levels were obtained in the sandwich composite structure with PLA core material.

References

  • Berwind, M. F., Kamas, A., Eberl, C. (2018). A Hierarchical Programmable Mechanical Metamaterial Unit Cell Showing Metastable Shape Memory, Advanced Engineering Materials, 1800771, 1-6.
  • Boğa, C., Seyedzavvar, M., Zehir, B. (2021). Experimental Investigation on the Effects of Internal Architecture on the Mechanical Properties of 3D Printed PLA Components, European Journal of Science and Technology Special Issue 24; 119-124.
  • Ceyhun, V., Turan, M., (2003). Tabakalı Kompozit Malzemelerin Darbe Davranışı. Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye, Cilt: 44, sayfa aralığı: 35 – 41.
  • Dirim, A., (2021). ABS ve PLA Karşılaştırması-Farkları. (https://www.tasarimdanimalata.com/abs-ve-pla-karsilastirmasi-farklari/)
  • Ermeydan, M.A. ve Aykanat, O., (2019). Pla/Boynuz Biyokompozitlerin Termal Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Engineering Sciences(NWSAENS), 1A0444, 2019; 14(4):226-231. doi: http://dx.doi.org/10.12739/NWSA.2019.14.4.1A0444
  • Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T., (2016). Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma Davranışlarının Analizi, El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi 2016 3(3); 448-458.
  • Ingrole, A., Hao, A., Liang. R. (2017). Design and modeling of auxetic and hybrid honeycomb structures for in-plane property enhancement, Materials and Design, 117, 72-83.
  • Işıltan, A., (2017). Negatif Poisson Oranın Sahip Bir Mikro-Kafes Yapının Tasarımı-Analizi. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, sayfa sayısı: 93.
  • Jiang, y., Li, Y. (2018). 3D Printed Auxetic Mechanical Metamaterial with Chiral Cells and Re-entrant Cores, Scientific Reports, 8:2397, 1-11.
  • Korkut, S., (2019). Poisson Oranı. (https://www.serdarkorkut.com/2017/05/26/poisson-orani-nedir/)
  • Lakes, R. J. (1987). “Foam Structures with a Negative Poisson’s Ratio”, Sience, 235, 1038-1040.
  • Öztop, B., Gürbüz, M.,(2017). Investigation of Properties of Composites Produced by Reinforcement Graphene Matrix Obtained from Waste Aluminium. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies, 2017, 1(1): 4 – 8.
  • Potoğlu, U., (2012). Sandviç Kompozit Plakaların Darbe Davranışları. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İzmir, sayfa sayısı: 83.
  • Sarvestani H. Y., Akbarzadeh, A., Mirbolghasemi, A., Hermenean, K. (2018). “3D printed meta-sandwich structures: Failure mechanism, energy absorption and multi-hit capability”, Materials & Design, 160, 179-93.
  • Şen, N., Şengül, Ö., Uygur İ.,(2020). Geri Dönüşümü Yapılmış PP ve ABS Prototip Malzemelerin Bazı Mekanik ve Termal Özelliklerinin İncelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8 (2020) 246-257. doi: 10.29130/dubited.655553
  • Uzun, M. (2017). Negatif Poisson Oranına Sahip (Auxetic) Malzemeler Ve Uygulama Alanları, TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası – Tekstil ve Mühendis, 17, 13-18.
  • Yu, X., Zhou, J., Liang, H., Jiang, Z., Wu, L. (2018). Mechanical metamaterials associated with stiffness, rigidity and compressibility: A brief review, Progress in Materials Science, 94, 114–173.
  • Yuan, S., Chua, C. K., Zhou, K. (2019). 3D-Printed Mechanical Metamaterials with High Energy Absorption, Advanced Materials Technologies, 4(3), 1800419.

Negatif Poisson Oranına Sahip Sandviç Kompozitlerin Statik Davranışının Belirlenmesi

Year 2022, Volume 14, Issue 1, 347 - 359, 31.01.2022
https://doi.org/10.29137/umagd.1032060

Abstract

Bu çalışmada, mühendislik malzemesi olarak pek çok yeni araştırmanın konusu olan negatif poisson oranına sahip yapıların statik davranışı sayısal olarak belirlenmiştir. Al plakalar arasına, ABS ve PLA negatif poisson oranına sahip çekirdek malzemesi olarak sandviç kompozitler modellenmiştir. Ayrıca kompozit malzemenin kıyaslanması için sandviç mazleme bileşenlerininde aynı şartlar altında analizleri yapılmıştır. Statik analizler Ansys Workbench programı ile araştırılmıştır. Statik tesir altında tüm kompozisyonlarda çekirdek geometrisine bağlı olarak negatif poisson oranına uygun davranış gözlenmiştir. PLA çekirdek malzemesine sahip sandviç kompozit de en düşük yer değiştirme ve gerilme seviyeleri elde edilmiştir.

References

  • Berwind, M. F., Kamas, A., Eberl, C. (2018). A Hierarchical Programmable Mechanical Metamaterial Unit Cell Showing Metastable Shape Memory, Advanced Engineering Materials, 1800771, 1-6.
  • Boğa, C., Seyedzavvar, M., Zehir, B. (2021). Experimental Investigation on the Effects of Internal Architecture on the Mechanical Properties of 3D Printed PLA Components, European Journal of Science and Technology Special Issue 24; 119-124.
  • Ceyhun, V., Turan, M., (2003). Tabakalı Kompozit Malzemelerin Darbe Davranışı. Ege Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İzmir, Türkiye, Cilt: 44, sayfa aralığı: 35 – 41.
  • Dirim, A., (2021). ABS ve PLA Karşılaştırması-Farkları. (https://www.tasarimdanimalata.com/abs-ve-pla-karsilastirmasi-farklari/)
  • Ermeydan, M.A. ve Aykanat, O., (2019). Pla/Boynuz Biyokompozitlerin Termal Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Engineering Sciences(NWSAENS), 1A0444, 2019; 14(4):226-231. doi: http://dx.doi.org/10.12739/NWSA.2019.14.4.1A0444
  • Imak, A., Solmaz, M.Y., Topkaya, T., (2016). Tabakalı Hibrit Kompozit Malzemelerin Yorulma Davranışlarının Analizi, El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi 2016 3(3); 448-458.
  • Ingrole, A., Hao, A., Liang. R. (2017). Design and modeling of auxetic and hybrid honeycomb structures for in-plane property enhancement, Materials and Design, 117, 72-83.
  • Işıltan, A., (2017). Negatif Poisson Oranın Sahip Bir Mikro-Kafes Yapının Tasarımı-Analizi. İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul, sayfa sayısı: 93.
  • Jiang, y., Li, Y. (2018). 3D Printed Auxetic Mechanical Metamaterial with Chiral Cells and Re-entrant Cores, Scientific Reports, 8:2397, 1-11.
  • Korkut, S., (2019). Poisson Oranı. (https://www.serdarkorkut.com/2017/05/26/poisson-orani-nedir/)
  • Lakes, R. J. (1987). “Foam Structures with a Negative Poisson’s Ratio”, Sience, 235, 1038-1040.
  • Öztop, B., Gürbüz, M.,(2017). Investigation of Properties of Composites Produced by Reinforcement Graphene Matrix Obtained from Waste Aluminium. International Journal of Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies, 2017, 1(1): 4 – 8.
  • Potoğlu, U., (2012). Sandviç Kompozit Plakaların Darbe Davranışları. Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İzmir, sayfa sayısı: 83.
  • Sarvestani H. Y., Akbarzadeh, A., Mirbolghasemi, A., Hermenean, K. (2018). “3D printed meta-sandwich structures: Failure mechanism, energy absorption and multi-hit capability”, Materials & Design, 160, 179-93.
  • Şen, N., Şengül, Ö., Uygur İ.,(2020). Geri Dönüşümü Yapılmış PP ve ABS Prototip Malzemelerin Bazı Mekanik ve Termal Özelliklerinin İncelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 8 (2020) 246-257. doi: 10.29130/dubited.655553
  • Uzun, M. (2017). Negatif Poisson Oranına Sahip (Auxetic) Malzemeler Ve Uygulama Alanları, TMMOB Tekstil Mühendisleri Odası – Tekstil ve Mühendis, 17, 13-18.
  • Yu, X., Zhou, J., Liang, H., Jiang, Z., Wu, L. (2018). Mechanical metamaterials associated with stiffness, rigidity and compressibility: A brief review, Progress in Materials Science, 94, 114–173.
  • Yuan, S., Chua, C. K., Zhou, K. (2019). 3D-Printed Mechanical Metamaterials with High Energy Absorption, Advanced Materials Technologies, 4(3), 1800419.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Metallurgy and Metallurgical Engineering
Journal Section Articles
Authors

Munise Didem DEMİRBAŞ (Primary Author)
Erciyes Üniversitesi Mühendislik fakültesi
0000-0001-8043-6813
Türkiye


Onur DEMİR
0000-0002-6085-6631
Türkiye

Publication Date January 31, 2022
Published in Issue Year 2022, Volume 14, Issue 1

Cite

APA Demirbaş, M. D. & Demir, O. (2022). Negatif Poisson Oranına Sahip Sandviç Kompozitlerin Statik Davranışının Belirlenmesi . International Journal of Engineering Research and Development , 14 (1) , 347-359 . DOI: 10.29137/umagd.1032060

All Rights Reserved. Kırıkkale University, Faculty of Engineering.