Genleme Hızının Kalsiyum Karbonat Dolgulu Yüksek Yoğunluklu Polietilen Numunelerin Tek Eksenli Çekme Davranışına Etkilerinin Deneysel Araştırılması, Modellenmesi ve Simülasyonu


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Tahir Cengiz AZAK

Danışman: Şenol Şahin

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmada kalsiyum karbonat (CaCO₃) dolgulu yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) kompozitlerinin (%0–%20 hacimce) farklı genleme hızlarındaki çekme davranışı deneysel olarak incelenmiş, Bergström–Boyce (BB) viskoplastik modeli ile sayısal olarak temsil edilerek sonlu elemanlar analizi ile doğrulanmıştır.

YYPE matris ve CaCO₃ dolgulu kompozitler ekstrüzyon ve enjeksiyon kalıplama ile üretilmiştir. 2, 20 ve 50 mm/dak hızındaki çekme testleri dolgu ve genleme hızının artmasıyla elastik modül ve akma gerilmesinin arttığını, kopma uzamasının ise azaldığını göstermiştir. DSC analizleri en yüksek dolgu oranında kristallikte azalma ve erime entalpisinde yaklaşık %41'e varan düşüş olduğunu ortaya koymuştur. DMA analizleri CaCO₃ ilavesiyle depolama modülünün arttığını ve dolgu parçacıklarının polimer zincir hareketliliğini kısıtladığını göstermiştir.

BB modeli parametreleri MCalibration ile kalibre edilmiş; μB'nin dolgu ile arttığı, μA'nın ise doğrusal olmayan bir değişim gösterdiği belirlenmiştir. Model ANSYS ortamına aktarılmıştır.

Doğrulama sonuçları deneysel ve sayısal veriler arasında iyi uyum olduğunu göstermiştir (R² = 0,9589–0,9947; NRMSE = %1,99–%4,73). Model genel olarak konservatif tahminler üretmiş; en iyi uyum saf YYPE'de, en yüksek sapma %10 dolgu ve yüksek hızda gözlenmiştir.

BB modeli YYPE/CaCO₃ kompozitlerinin hız bağımlı davranışını yeterli doğrulukla temsil etmektedir; ancak dolgu oranı ve genleme hızı arttıkça ara yüzey etkileri nedeniyle doğrulukta azalma görülmektedir.