Optimum design of carbon/epoxy composite laminates for maximum fatigue life using multiaxial prediction models
Karbon/epoksi kompozit plakaların çok eksenli tahmin modelleri kullanılarak maksimum yorulma ömrü için optimum tasarımı
- Tez No: 492575
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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: 150
Özet
Bu tez çalışmasında amaç, maksimum yorulma ömrü için çeşitli çevrimsel yükleme koşulları altında karbon/epoksi kompozit plakaların optimum fiber açı dizilim tasarımları üzerine bir metodoloji önermektir. Bu bağlamda, ilk olarak, yorulma ömrü tahmini modelleri, FTPF, FWE, SB ve ST, çok yönlü plakalarda tahmin yeteneklerini ve maksimum yorulma ömrü için plaka tasarımında optimizasyon olanaklarını araştırmak amacıyla seçilmiştir. Farklı çok yönlü kompozit malzemeler için deneysel bir korelasyon çalışması yapılarak modellerin tahmin yetenekleri birbirleriyle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Modellerin tahminleri, birçok dizilim konfigürasyonunda ve kompozit malzemelerin hepsi için doğru ve yakın sonuçlar vermiştir. Daha sonra, modellerin optimizasyon özelliklerini belirlemek üzere maksimum yorulma ömrü için optimum tasarımlar, literatürden cam/epoksi kompozit plaka için güçlü melez algoritmalar kullanarak elde edilmiştir. Optimizasyonun sonuçları, FTPF ve SB modellerinin, FWE ve ST modellerinden daha tutarlı yorulmaya dayanıklı tasarımlar üretilebildiğini göstermiştir. Makul teorik sonuçlar elde ettikten sonra, yorulmaya dayanıklı tasarım metodolojisi karbon/epoksi kompozit plakalara uygun çevrimsel yükleme koşulları altında uygulanmıştır. Bunun için önce karbon/epoksi plakaların yarı-statik ve yorulma mukavemeti özellikleri deney prosedürü ile belirlenmiştir. Sonra, FTPF modeli ve melez PSA-GPSA algoritması kullanılarak farklı tasarım durumları içeren pek çok problem çözülmüş ve maksimum yorulma ömrüne sahip çok yönlü plaka tasarımları belirlenmiştir. Sonuçlar, kompozit plakaların yorulma dayanımının uygun fiber açı dizilimi tasarımlarıyla ciddi bir şekilde arttırılabildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the aim is to propose a methodology on the optimum stacking sequence design of carbon/epoxy composite laminates under various cyclic loading conditions for maximum fatigue life. In this respect, first, fatigue life prediction models, Failure Tensor Polynomial in Fatigue (FTPF), Fawaz-Ellyin (FWE), Sims-Brogdon (SB) and Shokrieh-Taheri (ST) are selected to investigate their prediction capabilities in multidirectional laminates and optimization capabilities in laminate design for maximum fatigue life. An experimental correlation study is performed for different multidirectional composite materials to evaluate the prediction capability of the models by comparing to each other. The predictions of the models give accurate and close results for all the composites in many lay-up configurations. Then, the optimum designs for maximum fatigue life are obtained for glass/epoxy composite laminate from the literature using different powerful hybrid algorithms to determine the optimization capability of the models. The results of the optimization imply that FTPF and SB models produce more consistent fatigue-resistant designs than FWE and ST models. After obtaining reasonable theoretical derivations, the methodology for fatigue-resistant design is applied to carbon/epoxy composite laminates under proper cyclic loading conditions. For this, first, quasi-static and fatigue strength properties of the carbon/epoxy laminates are determined by experimental procedure. Then, many problems including different design cases are solved using the FTPF model and hybrid PSA-GPSA algorithm, and multidirectional laminate designs with maximum fatigue life are determined. The results show that fatigue strength of the composite laminates can be seriously increased by appropriate stacking sequence designs.
Benzer Tezler
- Minimum weight design of carbon/epoxy laminated composites for maximum buckling load using simulated annealing algorithm
Benzetimli tavlama algoritması kullanılarak maksimum burkulma yüklemesi için tabakalı karbon/epoksi kompozitlerin minimum ağırlık tasarımı
ERKUT GÜLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
- Optimization of buckling behavior of hybrid composite beam under axial compression
Eksenel basma altındaki hibrit kompozit kirişin burkulma davranışının optimizasyonu
HAYRİ ALTINTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
- Takviyeli kompozit bir plakanın dinamik analizi
Dynamic analysis of a stiffened composite plate
HALDUN AKDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Design and development of the composite hydrogen storage tanks by using stochastic optimization methods
Yüksek basınçlı kompozit hidrojen depolama tanklarının stokastik optimizasyon yöntemleri kullanılarak tasarlanması ve geliştirilmesi
OZAN AYAKDAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT AYDIN
- 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
LEVENT AYDIN
Doktora
İngilizce
2011
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. H.SEÇİL ARTEM