TY  - JOUR
T1  - KÜBİK BİRİM KİRAL HÜCRENİN MEKANİK DAVRANIŞININ İNCELENMESİ
TT  - Investigation of the Mechanical Behaviour of a Cubic Chiral Unit Cell
AU  - Kacar, İlyas
AU  - Yılmaz, Cem
PY  - 2025
DA  - August
Y2  - 2025
DO  - 10.17482/uumfd.1666381
JF  - Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi
JO  - UUJFE
PB  - Bursa Uludağ Üniversitesi
WT  - DergiPark
SN  - 2148-4155
SP  - 393
EP  - 406
VL  - 30
IS  - 2
LA  - tr
AB  - Bu çalışmada, kiral kafes yapılarında sıklıkla kullanılan bir birim hücre tetkik edilmiştir. Hücredeki kiriş elemanların kesiti dairesel olup, malzeme olarak titanyum alaşımı (Ti-6Al-4V) ele alınmıştır. Bir uca eksenel yer değiştirmeye uygulanmışken diğer uç ise ankastre türünde mesnetlenmiştir. Yapısal etüt için sonlu elemanlar metoduna sahip bir simülasyon kullanılmıştır. Simülasyon neticesinde Poisson oranı ve gerilme değerleri hesaplanmıştır. Poisson oranı ve gerilme değerleri, çıkış parametresidir. Hücre kirişlerinin yarıçapı ve uygulanan eksenel yer değiştirme de giriş değişkenleridir. Giriş ve çıkışlar, genetik algoritma esaslı bir optimizasyona tabi tutulmuştur. Gayeler, yer değiştirmenin ve dayanımın en büyük olanını tespit etmektir. Zira hafif yapılar maliyet ve dayanımları cihetiyle tercih edilmektedir. Ele alınan birim hücre, aslen muntazam bir kübik birim hücrenin onuncu burkulma moduna tekabül etmektedir. Netice itibarıyla, gayelere mutabık en uygun ebât tayin edilmiştir. Bununla beraber, parametreler arasındaki ilişkileri veren bir cevap fonksiyonu da elde edilmiştir. Optimum kesit yarıçapı 11,1 mm olarak belirlenmiştir. Bu şekliyle yapının kütlesi 638,95 gramdır. Kafes, 486,51 MPa gerilmeye dayanabilmektedir. Poisson oranı ise ende -0,00349 ve genişlikte -0,715 olmaktadır.
KW  - Sonlu elamanlar yöntemi
KW  - kiral ökzetik hücre
KW  - optimizasyon
KW  - Ti6Al4V
N2  - In this study, a unit cell frequently used in chiral lattice structures is examined. The cross-section of the beam elements in the cell is circular and titanium alloy (Ti-6Al-4V) is considered as the material. One end is subjected to axial displacement while the other end is fix supported. A simulation employing the finite element method has been utilized for the structural analysis. In the simulation, Poisson’s ratio and stress are calculated. Poisson’s ratio and stress are output parameters. Beam's cross-sectional radius and the applied axial displacement are input variables. The inputs and outputs are used for optimization based on a genetic algorithm. Objectives are to achieve maximum of displacement and strength as lightweight structures are preferred due to their cost and strength advantages. Investigated unit cell corresponds to the tenth buckling mode of a regular cubic unit cell. Consequently, optimum dimensions are determined considering the objectives. Additionally, a response function describing the relationships among parameters is obtained. Optimum cross-sectional radius is determined as 11.1 mm. In this configuration, the structure’s mass is 638.95 grams. The lattice endurances a stress of 486.51 MPa. Poisson’s ratio is -0.00349 in the transverse direction and -0.715 in the width.
CR  - Bostancıoğlu Y. ve Kacar İ. (2024). Design and optimisation of a chiral lattice structure, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 8(2): 202-213. DOI: 10.46519/ij3dptdi.1452986
CR  - Cerdán, L., Zundel, L., and Manjavacas, A. (2023) Chiral lattice resonances in 2.5-dimensional periodic arrays with achiral unit cells, ACS Photonics, 10(6), 1925–1935. https://doi.org/10.1021/acsphotonics.3c00369
CR  - Fecher, G. H., Kübler, J., and Felser, C. (2022) Chirality in the solid state: Chiral crystal structures in chiral and achiral space groups, Materials (Basel), 15(17), 5812. https://doi.org/10.3390/ma15175812
CR  - Ha, C.S., Plesha, M.E. and Lakes, R.S. (2016), Chiral three-dimensional isotropic lattices with negative Poisson's ratio. Physica status solidi B, 253: 1243-1251. https://doi.org/10.1002/pssb.201600055
CR  - Kırar E., (2025). Modifiye edilmiş reentrant ökzetik tasarımın çekme yükü altında incelenmesi, Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 10(1): 26-35, (2025). DOI: 10.46578/humder.1600321
CR  - Kim, D.-S., Kim, M., Seo, S., and Kim, J.-H. (2023) Nature-inspired chiral structures: Fabrication methods and multifaceted applications, Biomimetics, 8(7), 527. https://doi.org/10.3390/biomimetics8070527
CR  - Liu, X. N., Hu, G. K., Sun, C. T., and Huang, G. L. (2011) Wave propagation characterization and design of two-dimensional elastic chiral metacomposite, Journal of Sound and Vibration, 330(11), 2536–2553. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2010.12.014
CR  - Noori, M., Topaloğlu, N., Temşi, M., ve Türker, H. T. (2019). Başlangıç eğrilik kusurlarının mesnetlenme durumu ve modül sayısına göre düzlemsel çift tabakalı uzay kafes sistemlerin davranışına etkisi, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 24(3), 31–46. https://doi.org/10.17482/uumfd.598130
CR  - Novak, N., Mauko, A., Ulbin, M., Krstulović-Opara, L., Ren, Z., and Vesenjak, M. (2022) Development and characterisation of novel three-dimensional axisymmetric chiral auxetic structures, Journal of Materials Research and Technology, 17. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.02.025
CR  - Ruan, H., Jiahong, H., and Dong, L. (2021) Wave propagation characterization of 2D composite chiral lattice structures with circular plate inclusions, Engineering Structures, 264, 114466. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114466
CR  - Spadoni, A., Ruzzene, M., Gonella, S., and Scarpa, F. (2009) Phononic properties of hexagonal chiral lattices, Wave Motion, 46, 435–450. https://doi.org/10.1016/j.wavemoti.2009.04.002
CR  - Sulis, S., Rakhimzhanova, A., and Brun, M. (2022) Filtering properties of discrete and continuous elastic systems in series and parallel, Applied Sciences, 12(8), 3832. https://doi.org/10.3390/app12083832
CR  - Süvari, F., Akgün, M., Eren, R., ve Yurdakul, T. (2021). Dokuma kumaşların gerilme altında şekil değiştirme davranışlarının görüntü işleme yöntemiyle tespiti, Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 26(2), 661–678. https://doi.org/10.17482/uumfd.945060
CR  - Türkoğlu, İ. K., Bayram, T., ve Yazıcı, M. (2024). Mechanical properties of 3D printed continuous carbon fiber/polypropylene lattice core composite sandwich structure, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 29(3), 863–880. https://doi.org/10.17482/uumfd.1497273
CR  - Vasiliev, A., and Pavlov, I. (2021) Models and parameters of Cosserat hexagonal lattices with chiral microstructure, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1008, 012017. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1008/1/012017
CR  - Yılmaz, C., ve Kacar, İ. (2024). Farklı en/boy oranına sahip dörtgensel kesitli bir kiral ökzetik hücresel yapının tasarım ve optimizasyonu. Adıyaman Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 11(23), 265-282. https://doi.org/10.54365/adyumbd.1440934
UR  - https://doi.org/10.17482/uumfd.1666381
L1  - https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/4729083
ER  -