Multi-objective optimization of nonconventional laminated composite panels
Yenilikçi lamine kompozit panellerin çok amaçlı optimizasyonu
- Tez No: 531010
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA İPEK BAŞDOĞAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Tabakalı kompozit levhalar, Yapı optimizasyonu, Çok kriterli optimizasyon, Laminated composite plates, Structural optimization, Multi criteria optimization
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Lamine kompozit paneller yüksek sertlik/ağırlık oranlarından ve sertlik özelliklerinin belirli uygulamalara özgü optimizasyonuna izin veren yönsel niteliklerinden dolayı çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Üretim tekniklerindeki son gelişmelerle birlikte teknolojideki eğilim yenilikçi kompozitlerin geliştirilmesine doğru kaymaktadır. Bu çalışma yenilikçi kompozitlerin dizaynı ve optimizasyonu için yeni yöntemler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Lamine sertlik matrislerinin kompakt bir şekilde tanımlanması için laminasyon parametreleri yöntemi kullanılmaktadır. Çözümleri farklı panel geometrileri, sınır koşulları ve yük durumlarına göre hesaplayabilmek için sonlu elemanlar analizine dayalı bir optimizasyon sistemi geliştirilmiştir. Çalışmanın ilk kısmı dinamik ve yük taşıma performanslarının beraberce maksimize edilmesi için kompozit panellerin çok amaçlı optimizasyonunu konu almaktadır. Birden çok amaç fonksiyonunun uyumlu ve çelişen davranışları, çok amaçlı optimizasyon problemleri için değerli bir kavrayış sağlayan Pareto-optimal çözümlerin bulunmasıyla araştırılmıştır. İkinci kısımda, kavisli lamine panellerin en iyi dinamik performans için dizaynı detaylı olarak çalışılmaktadır. Öncelikle, en yüksek birinci doğal frekansı sağlayacak dizaynlar belirlenmiştir. Daha sonra, harmonik basınç altındaki panellerin eşdeğer güç yayımını minimize edecek en iyi dizaynlar belirlenmiş ve etkin frekans aralıkları gösterilmiştir. Bu iki dizayn grubu arasındaki ilişki, frekans maksimizasyonu tekniğinin etkinliğini araştırmak için incelenmiştir. Son kısımda, değişken-sertlikli kompozit panellerin dizaynı için laminasyon parametrelerine dayalı yeni bir metot önerilmiştir. Sonuçlar, önerilen metodun sabit-sertlikli laminelerden üstün gelen, düzgün fi ber yörüngeli üretilebilir dizaynlar sağlarken; laminasyon parametreleri formulasyonunun yararlarından da faydalandığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Laminated composite panels are extensively used in various industries due to their high stiffness-to-weight ratio and directional properties that allow optimization of stiffness characteristics for specific applications. With the recent improvements in the manufacturing techniques, the technology trend has been shifting towards the development of nonconventional composites. This work aims to develop new methods for the design and optimization of nonconventional laminated composites. Lamination parameters method is used to characterize laminate stiffness matrices in a compact form. An optimization framework based on finite element analysis was developed to calculate the solutions for different panel geometries, boundary conditions and load cases. The first part of the work addresses the multi-objective optimization of composite laminates to maximize dynamic and load-carrying performances simultaneously. Conforming and conflicting behaviors of multiple objective functions are investigated by determining Pareto-optimal solutions, which provide a valuable insight for multi-objective optimization problems. In the second part, design of curved laminated panels for optimal dynamic response is studied in detail. Firstly, the designs yielding maximum fundamental frequency values are computed. Next, optimal designs minimizing equivalent radiated power are obtained for the panels under harmonic pressure excitation, and their effective frequency bands are shown. The relationship between these two design sets is investigated to study the effectiveness of the frequency maximization technique. In the last part, a new method based on lamination parameters is proposed for the design of variable-stiffness composite panels. The results demonstrate that the proposed method provides manufacturable designs with smooth fi ber paths that outperform the constant-stiffness laminates, while utilizing the advantages of lamination parameters formulation.
Benzer Tezler
- The design and optimization of multiscale hybrid nanocomposite structures for vibration and buckling behavior
Çok ölçekli hibrit nanokompozit yapıların titreşim ve burkulma davranışları için tasarımı ve optimizasyonu
OZAN AYAKDAŞ
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATİCE SEÇİL ARTEM
DOÇ. DR. LEVENT AYDIN
- Multi-objective optimization to increase the performance of a toroidal propeller
Toroidal bir pervanenin performansının artırılması için çok amaçlı optimizasyon
ÖMER ÇİFTÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Multi-objective optimization of generation expansion planning considering the diffusion of renewable energy
Yenilenebilir enerjinin yayılımını göz önünde bulundurarak üretim genişleme planlamasının çok amaçlı optimizasyonu
KAAN DEVECİ
Doktora
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER GÜLER
- Shape optimization of concave armature for electromagnetic launchers using finite element method and multi-objective genetic algorithm
Elektromanyetik fırlatıcıların içbükey armatür şeklinin çok amaçlı genetik algoritma ve sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
FERHAT YURDAKONAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET CANSIZ
- Eklemeli imalat prosesinde yapı oryantasyonunun çok-amaçlı optimizasyonu
Multi-objective optimization of build orientation in additive manufacturing
AHMET CAN GÜNAYDIN
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECMETTİN KAYA