Kompozit yapıların birleştirilmesinde kullanılan bağlantı elemanlarının elyaf yönlenme açısının optimizasyonu
Fiber orientation angle optimization of connection elements used in joining of composite structures
- Tez No: 1020047
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRKAN ALTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kompozit malzemelerle oluşturulan yapıların birleştirilmesi ile bu yapıların üzerinden yük aktarımının sağlanması literatürde önemli bir yer tutmaktadır. Yapıların birleştirmesinde gerçekleşen bu yük aktarımının sağlanması için genellikle tek bindirmeli, çift bindirmeli veya alın birleştirme şeklinde çeşitli birleştirme yöntemleri kullanılmaktadır. Bu birleştirmelerdeki bağlantıların gerçekleştirilmesinde cıvatalı, perçinli, pimli, yapıştırıcılı veya özellikle yapıştırıcı ile diğer bağlantı elemanlarının bir arada kullanıldığı hibrit bağlantı tipleri tercih edilmektedir. Bu tez çalışmasında, kompozit yapılarının şekilsel geçme bağlantı elemanı kullanılarak dizayn edilen mekanik alın birleştirilmesinde kullanılan bağlantı elemanlarının elyaf yönlenme açılarının optimizasyonu, yük aktarımı açısından yanıt yüzeyi metodolojisi (RSM) ve çok amaçlı genetik algoritma (MOGA) ile sayısal olarak gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon çalışmalarına başlamadan önce çekme yükü altında gerçekleştirilen mekanik alın birleştirilmiş [0/90]4s cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) kompozit yapı numunesinin sayısal yük-deplasman analizleri deneysel verilerle karşılaştırılarak sayısal analiz koşulları doğrulanmıştır. Çekme yüküne maruz kalan mekanik alın birleştirilmiş kompozit yapı numunesinin bağlantı elemanının elyaf yönlenme açılarının ilk hasar yükü üzerindeki etkileri Tsai-Wu hasar kriteri dikkate alınarak incelenmiştir. Optimizasyon sürecinde ilk olarak tasarım değişkenleri belirlenmiş, ardından 10 ile 250 aralığında farklı Tasarım Noktası Sayısı (DP) değerleri seçilmiş, her DP değeri için analizler tekrarlanmış ve sonuçlar hasar indeksi, deplasman ve amaç fonksiyonu açısından karşılaştırılmıştır. Standart [0/90]4s dizilimine sahip baz modele kıyasla, optimize edilmiş [40/-45]4s tabaka dizilimi ile ilk hasar yükünde %18'lik bir artış elde edilmiştir. Ayrıca, optimize edilen modelde hasar öncesi deplasman miktarının %38 oranında arttığı tespit edilmiştir. Dolayısıyla kompozit yapının hizmet ömrünün artırılmasına katkı sağlanmıştır. Böylelikle bu çalışma, endüstriyel tasarım süreçlerinde güvenilir ve yüksek performanslı kompozit bağlantıların geliştirilmesi için sistematik bir metodoloji sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The integration of structures made of composite materials and the transfer of loads across these structures hold a significant place in the literature. Various joining methods, such as single lap, double lap, or butt joints, are generally used for transferring loads during the joining of structures. Bolted, riveted, pinned, adhesive, or hybrid connection types, where adhesive and other fasteners are used together, are preferred for these connections. In this thesis, the optimization of the fiber orientation angles of the connection elements used in mechanical butt joints designed using a shape-fitting joint element for composite structures was numerically performed using response surface methodology (RSM) and multi-objective genetic algorithm (MOGA) in terms of load transfer. Before initiating optimization studies, numerical load-displacement analyses of a mechanically butt-joined [0/90]4s glass fiber reinforced polymer (GFRP) composite specimen under tensile load were compared with experimental data to validate the numerical analysis conditions. The effects of the fiber orientation angles of the connecting element on the initial failure load of the mechanically butt-joined composite specimen subjected to tensile load were investigated considering the Tsai-Wu failure criterion. In the optimization process, design variables were first determined, then different Design Point Number (DP) values between 10 and 250 were selected, analyses were repeated for each DP value, and the results were compared in terms of failure index, displacement, and objective function. Compared to the baseline model with the standard [0/90]4s arrangement, an 18% increase in the initial failure load was obtained with the optimized [40/-45]4s layer arrangement. In addition, it was determined that the pre-failure displacement amount increased by 38% in the optimized model. Therefore, it contributed to increasing the service life of the composite structure. Thus, this study presents a systematic methodology for developing reliable and high-performance composite connections in industrial design processes.
Benzer Tezler
- Takviyeli panellerde burkulma sonrası perçin mukavemetinin incelenmesi
Investigation post-buckling strength of rivets in stiffened panels
MUSTAFA İNCE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KIRCA
- Metal yüzey bağlantılarında kullanılan yapıştırıcıların performansına fenolik reçinenin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of phenolic resin on the performance of adhesives used in metal-metal bonding
SALİHA SÖKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASİN RAMAZAN EKER
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN BURAK KARADAĞ
- Development of sustainable nanocomposites withcarbon-based hybrid nano-additives
Karbon tabanlı hibrit nano-katkılarla sürdürülebilirnanokompozitlerin geliştirilmesi
SENA ÇAYLAK
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Synthesis of conducting polymers and investigation of their electrical properties
İletken polimerlerin sentezi ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
ESMA AHLATCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHİRE FİLİZ ŞENKAL
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUTAN
- Production of composite structures consist of hydrogels and textile materials and the evaulation of their potential as actuator
Hidrojel ve tekstil malzemesinden oluşan kompozit yapıların üretilmesi ve aktuatör olarak kullanım olanaklarının araştırılması
AYLİN SAADET TOKYÜREK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEMET BAŞAL BAYRAKTAR