Optimum design of a sandwich plate with egg-crate shaped core for maximum strength under three-point bending
Üç noktalı bükme yükü altında azami mukavemet için yumurta kafesi şeklinde çekirdek yapısına sahip bir sandviç plakanın en iyi tasarımı
- Tez No: 604077
- 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: 126
Özet
Bu tez çalışmasının amacı, yumurta kafesi şeklinde çekirdek yapısına sahip bir kompozit sandviç plakanın üç noktalı bükme yükü altında bükülme mukavemetinin azami hadde çıkarılmasıdır. Çekirdek ve yüz plakaları için malzeme olarak epoksiyle desteklenmiş kırpılmamış cam elyaf kumaş, dizilim olarak yarı-izotropik dizilim seçilmiştir. Kompozit malzemenin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için yarı izotropik [0/45/-45/90]s, çapraz kat [0/90]2s ve açılı kat simetrik [45/-45]s dizilimli numunelerle çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Farklı kompozit malzeme katmanlarındaki hasarlanmaların saptanması, tanımlanması ve kırılma yük seviyelerinin belirlenmesi için akustik emisyon izleme yöntemi kullanılmıştır. İlerleyen hasarlanma modeli ve çekme test sonuçları kullanılarak bir katmanın mekanik özellikleri belirlenmiştir. Kompozit sandviç plakanın üç noktalı bükme altındaki davranışının benzetimini yapma amacıyla ABAQUS ortamında bir sonlu elemanlar modeli kurulmuştur. İlk katman kırılma yük seviyesi Tsai-Hill kriterine dayanan sekant algoritmasıyla belirlenmiştir. Model, algoritma öngörüleriyle üç noktalı bükme test sonuçları karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Kompozit sandviç plakanın bükülme mukavemetini azami hadde çıkarmak amacıyla çekirdek yapısına Nelder-Mead metodu kullanılarak iki değişkenli şekil eniyilemesi uygulanmıştır. En iyi çekirdek yapısı, üç boyutlu yazıcıyla üretilen polilaktik asit (PLA) kalıp kullanılarak imal edilmiştir. Yüz plakaları ve çekirdek yapısı vakum infüzyon tekniğiyle üretilmiştir. Test sonuçları ve sonlu elemanlar modeli arasındaki karşılaştırma sonlu elemanlar modelinin ilk kırılma yük seviyesini ve kırılma bölgesini yeterli doğrulukta tespit ettiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis study aims to maximize the bending strength of a sandwich composite plate with an egg-crate shaped core under three-point bending loading. The material is chosen as epoxy-reinforced with non-crimp E-glass fabric and the layup configuration is quasi-isotropic for both core and face sheets. The mechanical response of the composite material is determined by conducting tension tests on specimens with quasi-isotropic [0/45/-45/90]s, cross-ply [0/90]2s, and angle-ply symmetric [45/-45]s layup sequences. Acoustic emission (AE) monitoring is used to detect the damage events, identify the damage mechanisms, and ascertain the load levels at which different laminae fail. By making use of a progressive failure model and the tension test data, the mechanical properties of a ply are determined. A finite element model is developed in ABAQUS environment to simulate the behavior of the composite sandwich plate under three-point bending. The first-ply failure load level is determined based on Tsai-Hill failure criterion using the secant algorithm. The model is validated by comparing its predictions with the results obtained by three-point bending tests. A two-variable shape optimization study is performed using Nelder-Mead method for the core structure to maximize the overall bending strength of the composite sandwich plate. The optimum core structure is manufactured by using a 3D-printed polylactic acid (PLA) mold. The face sheets and the core structure are manufactured using vacuum infusion process (VIP). The comparison between the test results and the finite element model shows that the finite element model sufficiently predicts the first-ply failure load level and the failure region.
Benzer Tezler
- Çift ok uçlu ökzetik çekirdeğe sahip sandviç yapıların darbe davranışının incelenmesi
Investigation of the impact behavior of sandwich structure with double arrowhead auxetic core
UĞUR KAYACAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. KADİR GÜNAYDIN
- Blast yükü altındaki sandviç kompozit panellerin mekanik davranışının sayısal ve deneysel olarak hesaplanması
Numerical and experimental calculation of mechanical behavior of sandwich composite panels under blast loading
YUNUS EMRE SERTTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
- Fonksiyonel kademelendirilmiş sandviç plakaların balistik davranışı
Ballistic impact behaviors of functionally graded sandwich plates
MURAT AYDIN
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK
- Kompozit sandviç kirişlerin eğilme darbe davranışının incelenmesi
Bending impact behavior of composite sandwich beams
UMUT ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK
- 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