Optimum design of stiffened composite plates under impact loading
Darbe yükü altındaki berkitilmiş kompozit plakaların optimum tasarımı
- Tez No: 539345
- Danışmanlar: PROF. DR. FAZIL ÖNDER SÖNMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
İnce kompozit plakalar, enine yükler ve eğme momentleri altında yeterli dayanıma ve direngenliğe sahip değildir. Kalınlık artırılabilir, ancak berkiticiler kullanmak meka-nik tepkilerini iyileştirmede daha etkili bir yoludur. Berkiticiler, düzlem dışı deformasyona karşı direngenliği arttırmak için plakaya birleştirilen parçalardır. Kompozit parçaların darbe yükü altında güvenli kullanımları tasarım sürecinde sağlanmalıdır. Kompozit malzemeler umumiyetle ağırlığı önem taşıyan uygulamalarda kullanıldığından, malzemenin en etkin kullanımını sağlamak için optimum şekilde tasarlanmaları gerekir. Statik yükler altında berkitilmiş laminatların eniyilemesi üzerine çok sayıda araştırma yapılmıştır, ancak az sayıda araştırmacı darbeli yükleme altında berkitilmiş laminatları eniyilemeyi denemiştir. Bu çalışmanın amacı, düşük hızlı darbe yüklerine maruz berkitilmiş kompozit plakaların optimum tasarımını bulmak için bir yöntem geliştirmektir. Değerini en aza indirmek üzere gaye fonksiyonu olarak ağırlık alındı. Şapka şeklinde berkitilmiş bir kompozit plaka ele alındı. Berkiticinin boyutları tasarım değişkenleri olarak kabul edildi. Üç farklı sınırlama uygulandı: Azami sapma limiti, katman ayrışması ve katman içi kırılma. Kalınlık ve elyaf yönleri sabit tutuldu; ancak farklı kalınlıklar için optimum sonuçlar elde edildi. Plakanın darbe yükü altında tepkisinin benzeşim modelini oluşturmak için LS$_$DYNA'da bir sonlu elemanlar modeli geliştirildi. Global optimum tasarımı bulmak için bir yenilenmiş tavlama simülasyonu algoritması kullanıldı. Arama algoritmasını uygulamak ve sonlu elemanlar analizi yapmak için ANSYS Parametrik Tasarım Dili'de bir kod geliştirildi. Son olarak, optimum berkitilmiş plakalar darbeli yükleme altındaki berkitilmemiş düz kompozit plakalarla karşılaştırıldı ve performansları statik enine yükleme dâhil olmak üzere farklı yükleme koşulları için değerlendirildi.
Özet (Çeviri)
Thin composite plates do not have sufficient strength and stiffness under transverse loads and bending moments. One may increase thickness, but using stiffeners is a more effective way of improving their mechanical response. Stiffeners are sections joined to a plate to increase its stiffness against out-of-plane deformation. Composite parts are subjected not only to static loads but also impact loads. Their safe use under impact loading should be ensured during design process. Because composite materials are generally used in weight-critical applications, they should be optimally designed to achieve the most effective use of material. There are numerous studies on the optimization of stiffened laminates under static loads, but few researchers attempted to optimize stiffened laminates under impact loading. The objective of this study is to develop a methodology to find the optimum design of stiffened composite plates subjected to low-velocity impact loads. The objective function to be minimized is taken to be the weight. A hat-stiffened composite plate is considered. The design variables are the dimensions of the stiffener. Three different constraints are imposed: Maximum deflection limit, delamination failure, and intralaminar failure. Thickness and fiber orientations are kept constant; but optimum results are obtained for different thicknesses. An explicit finite element model is developed in LS$_$DYNA to simulate the response of the plate under impact loading. A modified simulated annealing algorithm is used to find the globally optimal design. A code is developed in ANSYS Parametric Design Language to implement the search algorithm and carry out finite element analyses. At the end, the optimum stiffened plates are compared with unstiffened composite plates under impact loading and their performances are evaluated for different loading conditions including static transverse loading.
Benzer Tezler
- 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
- Uçak yapılarının burkulması, boşlukların analizi ve bağlayıcı seçimi
Buckling of airframe structures cutout analysis and fastaner selection
BİROL UZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET NURİ YÜKSEL
- Optimum design of stiffened composite cylindrical shells with a cutout for maximum buckling strength
İnce cidarlı kompozit silindirik delikli kabuk yapıların azami burkulma direnci için optimum tasarımı
SEZER DEĞER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAZIL ÖNDER SÖNMEZ
- Optimum design of composite stiffened panels with instability considerations
Yapısal kararsızlık dikkate alınarak pekiştirilmiş kompozit yapıların optimum tasarımı
ALİ CANKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHA ORAL
- Finite element analysis, optimum design and cost-effective manufacturing of advanced composite grid-stiffened structures for aircraft fuselage applications
Grid takviyeli ileri kompozit yapıların uçak gövdesi için sonlu elemanlar analizi, optimum tasarımı ve uygun maliyetli üretimi
ONUR COŞKUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN