Design of dimensionally-stable laminated composites subjected to hygro-thermo-mechanical loading by stochastic optimization methods
Stokastik optimizasyon metotları ile higro-termo-mekanik yüklemeye maruz boyutsal kararlı tabakalı kompozitlerin tasarımı
- Tez No: 302402
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. H.SEÇİL ARTEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 171
Özet
Son yıllarda havacılık ve uzay sektöründe meydana gelen gelişmeler, yeni ve alternatif malzemeler kullanımı ihtiyacını da beraberinde getirmiştir. Bu sebeple ilgili alanda kullanılacak olan malzemelerden beklenen düşük yoğunluk, yüksek rijitlik, düşük termal ve nemsel genleşme katsayıları gibi özellikler, fiber katkılı, tabakalı kompozit malzemelerin, ağırlıklarının minimize edilmesi, açı dizilimlerinin ve rijitliklerinin optimize edilmesi yoluyla karşılanabilmiştir. Bu tezde E-glas/epoksi ve karbon/epoksi tabakalı kompozit malzemeler boyutsal kararlı hale getirilmeye çalışılmıştır. Boyutsal kararlı malzemelerin en belirgin özelliği termal ve nemsel değişimler gibi bazı çevresel etkilere maruz bırakıldıklarında bile boyutsal ve geometrik yapılarında meydana gelen değişimlerin çok küçük olmasıdır. Bu çalışmada, karbon/epoksi ve E-glas/epoksi kompozit malzemelerin her ikisi de optimizasyon, gerilme ve kırılma analizlerinde kullanılırken, rijitlik ve mukavemet karakteristiklerinin tanımlanması, termal genleşme katsayılarının ölçülmesi ve camsı geçiş sıcaklıklarının belirlenmesi gibi deneysel çalışmalarda sadece E-glass/epoksi kompozit göz önüne alınmıştır. Tezin optimizasyon kısmının amacı, fiber açı dizilimlerinin düşük termal genleşme katsayısı ve yüksek elastiklik modüllerini sağlayacak şekilde optimize edilmesidir. Tasarım kısmında, çok amaçlı genetik algoritma optimizasyon yöntemi kullanılmış ve matematiksel olarak doğrulamak için aynı problemler bir de tek amaçlı genetik algoritma (GA), genelleştirilmiş patern araması (GPSA) ve benzetimli tavlama (SA) algoritması yöntemleriyle de çözülmüştür. Tezin optimizasyon bölümü MATLAB Optimization Toolbox isimli özel bir araç kutusu yardımıyla yapılmıştır. Sonuç bölümünde, tabakalar boyunca gerilme ve gerinme dağılımları mekanik, termal ve higral yüklerin etkileri de gösterilerek verilmiştir. Bu tezde, kullanılan farklı optimizayon yöntemlerine rağmen birbirine çok yakın sonuçlar elde edilmiş, bu da kullanılacak optimizasyon yönteminin seçiminin stokastik olmak şartıyla benzer problemler için çok kritik olmadığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The materials used in aerospace structures such as antenna, satellites and missiles should have such features as low density, high stiffness, low coefficients of thermal and moisture expansions simultaneously. Fiber reinforced polymer composite materials can satisfy these requirements with an appropriate stacking sequence using optimization methods and hence dimensionally stable composites are obtained. In this thesis, two different materials carbon/epoxy and E-glass/epoxy composites are considered. Both materials have been used for optimization, stress and failure analysis. However only for E-glass/epoxy, experimental studies have been performed including determination of stiffness, strength characteristics, Poisson?s ratio, fiber volume fraction, glass transition temperature (Tg) and coefficient of thermal expansion (CTE). The objective of optimization part is to design the stacking sequence of the carbon/epoxy and E-glass/epoxy laminated composites having low CTE and high elastic moduli. In design process, multi-objective genetic algorithm optimization of the carbon/epoxy composite plates are verified by single objective optimization approach by using the Genetic Algorithm (GA), Generalized Pattern Search (GPS) and Simulated Annealing (SA) algorithms. MATLAB Optimization Toolbox is used to obtain Pareto-optimal designs and global optimum points for different model problems. Stress and strain distributions are presented through the thickness of the laminates subjected to mechanical, thermal, and hygral loadings. Stress analysis results showed that effect of mechanical loads dominate to hygral and thermal loads. All the stochastic search methods carried out in the present thesis have produced almost the same results with different stacking sequences.
Benzer Tezler
- Development of hexagonal boron nitride reinforced thermoplastic composites for advanced thermal management with multi-processing techniques
Çoklu işleme teknikleri ile ileri ısıl yönetim için hekzagonal bor nitrür takviyeli termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
SAHER GUL
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Yüksek boyutsal kararlılık için GA/GPSA algoritması kullanılarak hibrit ve hibrit olmayan tabakalı kompozit malzemelerin optimum tasarımı
Optimum design of hybrid and non-hybrid laminated composite materials using GA/GPSA algorithm for high dimensional stability
HACER GEÇMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiErzincan Binali Yıldırım ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMZA ARDA DEVECİ
- Investigation of mechanical properties of I beam composites developed with 3D woven fabric
3B dokuma kumaş ile geliştirilen I kiriş kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
MELİSA DİNÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Polikarbonat türütermoplastik malzemelerin biçimlendirme ve mukavemet özellikleri
Başlık çevirisi yok
DURMUŞ KIR
- Optimal lop kontrol
Başlık çevirisi yok
FÜSUN DEDE
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEYLA GÖREN