Numerical and experimental investigation of fiber-reinforced constant and variable stiffness composites for open hole tension with fiber continuity and curvature constraints
Fiber sürekliliği ve amaçlı kısıtlamalar ile açık delik gerginliğinde elyaf dayanıklı sabit ve değişken yapışkanlığı kompozitlerinin sayısal ve deneysel araştırılması
- Tez No: 635362
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERALP DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Farklı geometrilere ve yük koşullarına sahip açık delik gerilimi için üretilebilir optimum fiber açı dağılımlarını bulmak için yeni bir tasarım yöntemi uygulanır. Optimize edilmiş sabit sertlik, optimize edilmiş değişken sertlik, en küçük kareler ve süreklilik kısıtı (LSC) tasarım yaklaşımları her vaka çalışması için uygulanır. Değişken sertlik ve LSC tasarımları tüm durumlar için daha iyi yapısal performans sağlar. LSC tasarımı, maksimum eğrilik sınırını karşılayan ancak objektif fonksiyonda küçük bir uzlaşma ile fiber açı dağılımları ile sonuçlanmıştır. Değişken sertlik kullanımının, sabit sertlik kompozitlerinde şekil optimizasyon yöntemlerine göre daha avantajlı olduğu ortaya çıkmıştır. Önerilen yöntem, küçük numuneler için elyaf takviyeli kompozitlerin 3D baskısına uygulanabilirken, büyük ölçekte otomatik elyaf yerleştirme üretim tekniği kullanılabilir. Tartışılan yöntemin deneysel validasyonu, entegre bir ilave üretim yöntemi kullanılarak gerçekleştirilir. Çentikli numuneler, saf polietilen tereftalat glikol ve ayrıca doğranmış karbon fiber takviyeli kompozitler kullanılarak 3D basılmıştır. Boylamsal ($0^\circ$) ve enine ($90^\circ$) yönler boyunca baskı yolu ile sabit sertlik tasarımları, potansiyel akışkan akışına ve LSC yöntemine dayalı iki farklı değişken sertlik tasarımı tasarlanırken, 3-B yazdırılır, ve test edildi. Deneysel çalışmanın sonuçları sayısal çalışma ile oldukça tutarlıdır. Bu nedenle, bu yöntem, örneğin farklı mühendislik uygulamaları için uygulanabilir. çentikli ve çentiksiz havacılık ve otomotiv yapıları. Bu tez, LSC tasarımını malzeme israfı olmadan katkı üretim tekniği ile birleştiren ve katman sayısını artıran daha yeşil ve daha sert yapıların nasıl üretilebileceğini sundu.
Özet (Çeviri)
A nascent design methodology is applied to find out the manufacturable optimum fiber angle distributions for the open-hole tension with different geometries and load conditions. Optimized Constant stiffness, Optimized variable stiffness, and Least-Squares and Continuity Constraint (LSC) design approaches are applied for each case studies. Variable stiffness and LSC designs results in better structural performance for all the cases. LSC design resulted in fiber angle distributions that satisfies the maximum curvature limit but with a slight compromise in the objective function.\ The use of variable stiffness is revealed to be more advantageous over shape optimization methods in constant stiffness composites. The proposed method is applicable to the 3D printing of fiber reinforced composites for small samples while in large-scale the automated fiber placement manufacturing technique could be used. Experimental validation of the discussed method is conducted using an additive manufacturing method integrated. Notched samples are 3D-printed utilizing the pure polyethylene terephthalate glycol as well as chopped carbon fiber reinforced composites. Constant stiffness designs with the print path along the longitudinal (0 degree) and transverse (90 degree) directions while two different variable stiffness designs based on the potential fluid flow and LSC method are designed, 3-D printed, and tested. The results of the experimental study are well consistent with the numerical study. Thus, this method could be applied for different engineering applications, e.g. aeronautical and automotive structures with and without notches. This thesis presented how greener and stiffer structures could be manufactured combining the LSC design with additive manufacturing technique without material waste and increasing the number of layers.
Benzer Tezler
- Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi
Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage
ABDULLAH İKİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Al-Sic metal matrisli karma malzemelerinin deformasyon davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile parametrik analizi
Başlık çevirisi yok
ŞAFAK YILMAZ
- Perdelerle güçlendirilmiş yapıların bazı özellikleri ve kolon-kiriş birleşim bölgelerinin deneysel olarak incelenmesi
Some features of strenthening by shear walls and energy absorbtion capa city of the vicinity of beam-column collections
HASAN ANAÇ
- Experimental and numerical investigation of material characterization and flow monitoring in liquid composite molding processes
Sıvı kompozit kalıplama yöntemlerinde akışın ve malzeme özelliklerinin deneysel ve sayısal incelenmesi
BARIŞ ÇAĞLAR
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCÜMENT MURAT SÖZER
- Experimental investigation of particle filtration in compression resin transfer molding of advanced composites
Baskılı reçine transfer kalıplama işleminde parçacık filtrasyonunun deneysel olarak incelenmesi
TUĞÇE AYDİL DALKIRAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MERVE ERDAL ERDOĞMUŞ