Stacking sequence optimization and modeling of laminated composite plates for free vibration
Serbest titreşim için tabakalı kompozit plakların tabaka dizilimlerinin optimizasyonu ve modellenmesi
- Tez No: 492584
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- 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: 97
Özet
Kompozit malzemeler, özellikle fiber takviyeli kompozitler, düşük ağırlıklarına karşın yüksek mukavemet ve dayanıma sahip olmalarından dolayı, otomobil, havacılık, savunma ve denizcilik gibi birçok mühendislik uygulamalarında yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Son yıllarda, ince plakların ağırlıklı olarak kullanıldığı yapılarda titreşim problemi giderek daha da önemli hale geldi. Bu nedenle dinamik kuvvet etkisi altında olan kompozit yapıların serbest titreşim karekteristikleri daha tasarım aşamasındayken belirlenmelidir. Dolayısıyla, bu tezde, tabakalı kompozit plakaların ilk doğal frekansını maksimize eden optimum tasarımlar genetik algoritma (GA) ve genelleştirilmiş model arama algoritmasının (GPSA) kombinasyonu ile oluşan hibrit algoritma kullanılarak araştırılmıştır. Grafit/epoksi malzemesinden yapılmış olan plakların levha dizilimleri sürekli fiber açılara sahip olacak şekilde simetrik olarak seçilmiştir. Plakaların doğal frekansı Rayleigh Ritz metodu kullanılarak analitik olarak elde edilmiştir. Serbest titreşim denklemi amaç fonksiyonu ve fiber oryantasyonları tasarım değişkeni olarak alınmıştır. Plakaların doğal frekansı çeşitli sınır şartları, plaka en-boy oranı, tabaka sayısı ve malzeme özellikleri için maksimize edilmiştir. Elde edilen optimum tasarımlar sonlu elemanlar analizi yöntemiyle doğrulanmış ve kompozit plakaların titreşim sonucunda oluşan mode şekilleri belirlenmiştir. Sürekli ve belirli plaka (açıları geleneksel dizilimlerle sınırlanmış levha) tasarımları arasında bir kıyaslama yapılarak, sürekli tasarımların güvenilirliğini gösterilmiştir. Sonuç olarak, malzeme özellikleri, sınır şartları ve plaka ölçülerinin tabakalı kompozit plakaların titreşim davraşını kritik öneme sahip olduğu gözlemlenmiştir. Tabaka sayısındaki değişimin ise, plakaların optimum fiber oryantasyon açılarını ve doğal frekanları etkilemediği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Composite materials, especially fiber reinforced composites, have been extensively used in various engineering fields such as automotive, aerospace, aircrafts, defense, marine and so on due to having their high specific strength to weight and stiffness to weight ratios. In these last years, vibration problem has become more and more important in the structures where thin plates are used. Therefore, free vibration characteristics of composite structures under the influence of dynamic forces should be determined in the design process. Accordingly, in this thesis, optimum designs, which maximize the natural frequencies of laminated composite plate, are investigated by using hybrid algorithm combining the genetic algorithm (GA) and generalized pattern search algorihm (GPSA). Composite plates made of graphite/epoxy have been considered and assumed to be symmetric with continuous fiber angles in the laminate sequences. The natural frequency of plates is obtained bu using the Rayleigh Ritz method analytically. Free vibration equation is taken as objective function and fiber orientation angles are chosen as design variables. The natural frequency is maximized for various boundary conditions, aspect ratios, number of ply and material properties. The optimum designs obtained are verified by finite element method, and mode shapes of laminated composite plates are presented. A comparison between continuous and conventional (laminate in which the orientation angles are limited to the conventional orientations) designs is performed in order to show the reliability of continuous plates. As a results, it is observed that material properties, boundary conditions and dimensions of composite plates play important role on vibration behavior of composite plates. On the other hand, the natural frequencies and the optimum fiber oriantation angles are not affected from the change of number of plies.
Benzer Tezler
- Design and optimization of variable stiffness composite structures modeled using Bézier curves
Bézier eğrileriyle modellenen değişken katılıklı kompozit yapıların tasarımı ve optimizasyonu
ONUR COŞKUN
Doktora
İngilizce
2022
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Vibration analysis of composite laminated shells using 2D spectral Chebyshev method and lamination parameters
2B spektral Chebyshev yöntemi ve laminasyon parametreleri kullanılarak kompozit kabukların titresim analizi
PEIMAN KHANDAR SHAHABAD
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR BEDİZ
- Designing composite-based cylindrical structures and manufacturing composite prototypes by filament winding method
Kompozı̇t esaslı sı̇lı̇ndı̇rı̇k yapıların tasarlanması ve filament sarma yöntemı̇ ile kompozı̇t prototı̇p imalatı
SEÇKİN MARTİN
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TANOĞLU
- Değişken açılı elyaf kompozitlerin uygulanabilirlik açısından yeni bir tasarım yaklaşımı ve diferansiyel evrim ile burkulma yükü optimizasyonu
A novel approach to optimize buckling load for variable angle fiber composites in terms of viability using differential evolution
UMUT BEYAZGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA