6th INTERNATIONAL CONGRESS ON INNOVATIVE SCIENTIFIC APPROACHES, Samsun, Türkiye, 19 - 20 Aralık 2021, ss.338-347
Yarı kristal termoplastik olarak sınıflandırılan Ultra Yüksek Moleküler Ağırlıklı Polietilen (UHMWPE),
yüksek özgül mukavemet, yüksek darbe direnci ve korozyona karşı yüksek direnç gibi birçok olağanüstü
malzeme özelliği sunar; bu nedenle, UHMWPE'den yapılmış plakalar, otomotiv ve askeri gibi çok sayıda
uygulama alanında yük taşıma bileşenleri olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda,
UHMWPE plakaları genellikle dinamik yüklere maruz kalır; bu nedenle, dinamik yükler altında gerçek
çalışma koşullarını anlamak sağlam tasarım için çok önemlidir. Bu amaçla, delikli ve deliksiz UHMWPE
dikdörtgen plakaların dinamik malzeme davranışı hakkında derinlemesine bilgi sağlayan ilk üç doğal frekans,
karşılık gelen mod şekilleri ve sönüm oranları gibi çok önemli dinamik parametreler modal analizi ile
belirlendi. Her iki dikdörtgen plakanın boyutları 150x100x4 mm iken, deliğin çapı 25 mm'dir. Ek olarak, modal
analiz sırasında her iki plakaya bir tarafı sabitlenmiş sınır koşulları uygulandı. İlk üç doğal frekans ve karşılık
gelen mod şekilleri, Abaqus yazılımında kullanılan Lancsoz özdeğer çözücüden her iki dikdörtgen plaka için
çıkarıldı. Hem deneysel hem de sayısal sonuçlar, deliğin UHMWPE dikdörtgen plakada rijitlik azalmasına yol
açtığını ve bunun da delik olmayan UHMWPE dikdörtgen plakanın doğal frekanslarına kıyasla daha düşük
doğal frekanslarla yol açtığını ortaya koydu. Ayrıca, deliğin neden olduğu rijitlik azalması sonucunda, yarı
güç bant genişliğine göre hesaplanan sönüm oranları, delikli dikdörtgen plaka için daha az bulundu. Bununla
birlikte, yapısal şekil değişikliği (mod şekilleri) desenlerinin, kesme deliğinden etkilenmediği de ortaya çıktı.
Deneysel sonuçlar, sayısal tahminlerle uyumluluğu karşılaştırıldı.
Ultra-High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE), classified as semi-crystalline thermoplastic, offers
many outstanding material attributes such as high specific strength, high impact resistance and high resistance
to corrosion; therefore, plates made of UHMWPE are widely used as load - carrying components in numerous
application fields like automotive and military. In those applications, UHMWPE plates are generally subjected
to dynamic loads; therefore, understanding their actual operating conditions under dynamic loads is crucial for
robust design. To this end, very significant dynamic parameters, such as first three natural frequencies and
corresponding mode shapes and damping ratios, that provide in-depth information regarding a dynamic
material behavior were determined for UHMWPE rectangular plates with and without cut-out hole by
conducting the modal analysis. While the dimensions of both rectangular plates are 150x100x4 mm, the
diameter of the cut-out hole is 25 mm. Additionally, one side clamped boundary conditions were dictated to
both plates during modal analysis. The first three natural frequencies and corresponding mode shapes wereextracted for both rectangular plates from Lancsoz eigensolver utilized in Abaqus software. Both experimental
and numerical results revealed that the cut-out hole leads to a stiffness reduction in the UHMWPE rectangular
plate which results in lower natural frequencies compared to the natural frequencies of UHMWPE rectangular
plate without cut-out hole. Furthermore, as a result of the stiffness reduction caused by the cut-out hole,
damping ratios calculated based on the half-power bandwidth were found to be less for the rectangular plate
with cut-out hole. Nevertheless, it was also revealed that the pattern of structural deflections (mode shapes) is
not influenced by the cut-out hole. The experimental results were favorably compared to the numerical
predictions .