Araştırma Makalesi

Al2O3 takviyeli cam elyaf kompozitlerde aşınma davranışının deneysel incelenmesi ve yapay sinir ağları ile makine öğrenmesi modellerinin karşılaştırmalı analizi

Cilt: 14 Sayı: 4 15 Ekim 2025
PDF İndir
TR EN

Al2O3 takviyeli cam elyaf kompozitlerde aşınma davranışının deneysel incelenmesi ve yapay sinir ağları ile makine öğrenmesi modellerinin karşılaştırmalı analizi

Öz

Bu çalışmada, cam elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin tribolojik performanslarını iyileştirmek amacıyla farklı miktarlarda (%1-5 ağırlıkça) eklenen Al2O3 partiküllerinin aşınma davranışları üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Elle yatırma yöntemiyle üretilen kompozit laminantlar, ball-on-disc bilye test düzeneği kullanılarak aşınma testlerine tabi tutulmuştur. Test edilen tüm numuneler arasında, %3 ağırlıkça Al2O3 içeren kompozit en yüksek aşınma direncini göstermiştir. Saf kompozitle karşılaştırıldığında, özgül aşınma oranı %70'e kadar azalmıştır. Buna karşılık, %4 ve %5 Al2O3 ilavesi, partikül aglomerasyonu nedeniyle aşınma direncinde bir azalmaya neden olmuştur. En yüksek özgül aşınma oranı 260x10⁻⁶ mm³/Nm iken, %3 eklenen numunede bu değer 80x10⁻⁶ mm³/Nm'ye düşmüştür. Ayrıca, yapay sinir ağı ve farklı makine öğrenimi regresörleri kullanılarak aşınma oranı tahminleri gerçekleştirilmiştir. En düşük MAPE değerlerine Random Forest (%17.62), Ridge regresörü (%18.46) ve ANN (%19.92) ulaşmış olup, bu da Al2O3 takviyeli cam elyaf kompozitler için güçlü tahmin performansına işaret etmektedir. Grid search metodu ile optimize edilen yapay sinir ağı modeli 0.9'lık bir ortalama karesel hata ve 0.92'lik bir belirlilik katsayısı değeri elde ederken, rastgele orman regresörü 0.91'lik bir belirlilik katsayısı değeriyle güçlü bir genelleme göstermiştir. Sonuçlar, aşınma performansı analizinde hem parçacık oranının hem de veri odaklı modellerin kritik rollerini ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

  1. P. K. Mallick, Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design, Third Edition. 2007. https://doi.org/10.1201/9781420005981.
  2. Z. Cao, T. Hao, P. Wang, Y. Zhang, B. Cheng, T. Yuan, and J. Meng, Surface modified glass fiber membranes with superior chemical and thermal resistance for O/W separation. Chemical Engineering Journal, 309, 30-40, 2017. https://doi.org/10.1016/j.cej.2016.10.013.
  3. A. Kumre, R. S. Rana, and R. Purohit, A Review on mechanical property of sisal glass fiber reinforced polymer composites. Materials Today: Proceedings, 4, 2, Part A, 3466-3476, 2017. https://doi.org/10.1016/ j.matpr.2017.02.236.
  4. A. C. Detomi, R. M. D. Santos, S. L. M. R. Filho, C. C. Martuscelli, T. H. Panzera, and F. Scarpa, Statistical effects of using ceramic particles in glass fibre reinforced composites. Materials & Design, 55, 463-470, 2014. https://doi.org/10.1016/ j.matdes.201 3.09.026.
  5. A. Mohanty, V. K. Srivastava, and P. U. Sastry, Investigation of mechanical properties of alumina nanoparticle-loaded hybrid glass/carbon-fiber-reinforced epoxy composites. Journal of Applied Polymer Science, 131, 1, 2014. https://doi.org/10.1002/ app.39749.
  6. S. A. B. Lins, M. C. G. Rocha, and J. R. M. d’Almeida, Mechanical and thermal properties of high-density polyethylene/alumina/glass fiber hybrid composites. Journal of Thermoplastic Composite Materials, 32, 11, 1566-1581, 2019. https://doi.org/10.1177/ 0892705718 797391.
  7. A. Fathy, A. Shaker, M. A. Hamid, and A. Megahed, The effects of nano-silica/nano-alumina on fatigue behavior of glass fiber-reinforced epoxy composites. Journal of Composite Materials, 51, 12, 1667-1679, 2017. https://doi.org/10.1177/0021998316661870.
  8. A. Mohanty and V. K. Srivastava, Effect of alumina nanoparticles on the enhancement of impact and flexural properties of the short glass/carbon fiber reinforced epoxy based composites. Fibers and Polymers, 16, 1, 188-195, 2015. https://doi.org/ 10.1007/s12221-015-0188-5.

Ayrıntılar

Birincil Dil

İngilizce

Konular

Makine Öğrenme (Diğer) , Triboloji , Kompozit ve Hibrit Malzemeler

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

8 Ekim 2025

Yayımlanma Tarihi

15 Ekim 2025

Gönderilme Tarihi

28 Temmuz 2025

Kabul Tarihi

25 Eylül 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 1970 Cilt: 14 Sayı: 4

Kaynak Göster

APA
Ergün, R. K., Bayar, İ., & Köse, H. (2025). Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 14(4), 1571-1581. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1752645
AMA
1.Ergün RK, Bayar İ, Köse H. Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg. 2025;14(4):1571-1581. doi:10.28948/ngumuh.1752645
Chicago
Ergün, Raşit Koray, İsmail Bayar, ve Hüseyin Köse. 2025. “Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 14 (4): 1571-81. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1752645.
EndNote
Ergün RK, Bayar İ, Köse H (01 Ekim 2025) Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 14 4 1571–1581.
IEEE
[1]R. K. Ergün, İ. Bayar, ve H. Köse, “Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models”, NÖHÜ Müh. Bilim. Derg., c. 14, sy 4, ss. 1571–1581, Eki. 2025, doi: 10.28948/ngumuh.1752645.
ISNAD
Ergün, Raşit Koray - Bayar, İsmail - Köse, Hüseyin. “Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 14/4 (01 Ekim 2025): 1571-1581. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1752645.
JAMA
1.Ergün RK, Bayar İ, Köse H. Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg. 2025;14:1571–1581.
MLA
Ergün, Raşit Koray, vd. “Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models”. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 14, sy 4, Ekim 2025, ss. 1571-8, doi:10.28948/ngumuh.1752645.
Vancouver
1.Raşit Koray Ergün, İsmail Bayar, Hüseyin Köse. Experimental investigation of wear behavior in Al2O3-reinforced glass fiber composites and comparative analysis of artificial neural network and machine learning models. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg. 01 Ekim 2025;14(4):1571-8. doi:10.28948/ngumuh.1752645