Havacılıkta kullanılan grafen takviyeli 3 fazlı kompozitlerin yapısallara etkisinin incelenmesi
| dc.contributor.advisor | Genç, Mehmet Onur | |
| dc.contributor.author | Akarçeşme, Samet | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-08T15:48:30Z | |
| dc.date.available | 2026-02-08T15:48:30Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.department | BTÜ, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı | |
| dc.description.abstract | Havacılık endüstrisi, yüksek performanslı ve hafif malzemeler geliştirme ihtiyacıyla malzeme bilimindeki yeniliklerin öncüsü olmuştur. Uçak tasarımında kullanılan malzemelerin hafiflik, dayanıklılık ve mekanik performans gibi kritik özellikleri, özellikle iniş takımları gibi stres altında çalışan bileşenlerde büyük bir önem taşır. Bu bağlamda, kompozit malzemelerin kullanımı sektörde devrim niteliğinde olmuştur. Üç fazlı kompozit malzemeler, bir matris, takviye ve dolgu malzemesinin bir araya getirilmesiyle, havacılık gibi yüksek performans gerektiren alanlarda tercih edilmektedir. Bu çalışmada, grafen takviyeli üç fazlı kompozit kumaşların uçak iniş takımlarında kullanımı üzerine kapsamlı bir deneysel ve sayısal araştırma yürütülmüştür. Grafen, olağanüstü mekanik ve termal özellikleriyle bilinen iki boyutlu bir karbon nanomalzemesidir. Çalışmada, grafenin epoksi matrisine ağırlıkça %0,1, %0,2, %0,35 ve %1 oranlarında eklenmesiyle kompozit malzemelerin çekme mukavemeti, kırılma davranışı ve genel mekanik özellikleri incelenmiştir. Bulgular, düşük konsantrasyonlarda (%0,1) grafenin kompozit malzemenin mekanik performansını önemli ölçüde artırdığını göstermiştir. %0,1 grafen içeren numuneler, 592 MPa gibi yüksek bir çekme mukavemeti sergilemiştir. Ancak, daha yüksek grafen konsantrasyonlarında (%0,2, %0,35, %1) dağılım sorunları nedeniyle mekanik performansta azalma gözlemlenmiştir. Bu durum, grafenin düzgün dağılmasının malzemenin performansında kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Çalışma, ayrıca ANSYS yazılımıyla yapılan sonlu elemanlar analizi sonuçlarını içermektedir. ANSYS sonuçları, MATLAB tabanlı mikromekanik hesaplamalar ve fiziksel test verileriyle kıyaslanmış, bu yöntemlerin yüksek bir uyum gösterdiği tespit edilmiştir (<%10 hata oranı). Bu bulgular, grafenin sadece deneysel yöntemlerle değil, sayısal simülasyonlarla da etkin bir şekilde incelenebileceğini göstermektedir. Sonuçlar, grafen takviyesinin uçak iniş takımları gibi yüksek mukavemet gerektiren bileşenlerde kullanılma potansiyeline sahip olduğunu doğrulamaktadır. Ancak, yüksek konsantrasyonlarda dağılım sorunlarının üstesinden gelinmesi ve işleme zorluklarının aşılması gerekmektedir. Bu bulgular, gelecekteki havacılık malzemelerinin geliştirilmesi için grafen ve diğer nanomalzemelerin kullanımına yönelik önemli çıkarımlar sunmaktadır. Gelecekteki araştırmalar, grafenin homojen dağılımını iyileştirmek ve sayısal yöntemlerle doğrulama süreçlerini optimize etmek için yeni tekniklere odaklanmalıdır. | |
| dc.description.abstract | The aerospace industry has been at the forefront of innovations in materials science due to the need to develop high-performance and lightweight materials. The critical properties of materials used in aircraft design, such as lightness, durability, and mechanical performance, are of great importance, especially in components under stress, such as landing gear. In this context, the use of composite materials has been revolutionary in the industry. Three-phase composite materials, composed of a matrix, reinforcement, and filler material, are preferred in high-performance fields such as aerospace. This study conducted a comprehensive experimental and numerical investigation into the use of graphene-reinforced three-phase composite fabrics in aircraft landing gear. Graphene is a two-dimensional carbon nanomaterial known for its exceptional mechanical and thermal properties. In this study, the mechanical properties, tensile strength, fracture behavior, and overall performance of composite materials were examined by adding graphene to an epoxy matrix at weight ratios of 0.1%, 0.2%, 0.35%, and 1%. The findings showed that graphene at low concentrations (0.1%) significantly improved the mechanical performance of the composite material. Samples containing 0.1% graphene exhibited a high tensile strength of 592 MPa. However, at higher graphene concentrations (0.2%, 0.35%, 1%), performance decreased due to distribution issues, highlighting the critical role of uniform graphene dispersion in material performance. The study also incorporates the results of finite element analysis conducted using ANSYS software. ANSYS results were compared with MATLAB-based micromechanical calculations and physical test data, showing a high level of agreement (error rate <10%). These findings demonstrate that graphene can be effectively investigated not only through experimental methods but also through numerical simulations. The results confirm the potential of graphene reinforcement for use in high-strength components such as aircraft landing gear. However, overcoming distribution issues at high concentrations and addressing processing challenges are essential. These findings provide significant insights into the use of graphene and other nanomaterials in the development of future aerospace materials. Future research should focus on new methods and processing techniques to improve the homogeneous distribution of graphene and optimize validation processes through numerical methods. | |
| dc.identifier.endpage | 47 | |
| dc.identifier.startpage | 1 | |
| dc.identifier.uri | https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=htlyhJG97gjBTPjAeWRhPq5Fr3E-PqC7jElwXi6WpdDq338fimrB-5ZVTvxFK5LZ | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12885/6199 | |
| dc.identifier.yoktezid | 930722 | |
| dc.language.iso | tr | |
| dc.publisher | Bursa Teknik Üniversitesi | |
| dc.relation.publicationcategory | Tez | |
| dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | |
| dc.snmz | KA_TEZ_20260207 | |
| dc.subject | Havacılık ve Uzay Mühendisliği | |
| dc.subject | Aeronautical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği | |
| dc.title | Havacılıkta kullanılan grafen takviyeli 3 fazlı kompozitlerin yapısallara etkisinin incelenmesi | |
| dc.title.alternative | Investigation of the structural effects of graphene-reinforced three-phase composites used in aviation | |
| dc.type | Master Thesis |
