Transient response of heated sandwich composite structures with different core materials
Geçici rejimde uygulanan ısıtmanın farklı çekirdek malzemesine sahip sandviç kompozit yapıların dinamik karakterine etkisi
- Tez No: 650891
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİLSAY SÜMER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Sandviç kompozit yapılar, düşük ağırlık ve yüksek mukavemet kabiliyeti nedeniyle modern hava taşıtlarının iç ve dış yapılarında sıklıkla tercih edilmektedir. Hava taşıtları, operasyonel koşullar altında, aerodinamik ısınma, solar ışıma yada motor kaynaklı zorlayıcı termal koşullara maruz kalabilmektedir. Fakat termal koşullara maruz kalan yapıların mekanik özelliklerini ve modal parameterlerini etkileyebilmektedir. Bu çalışmada, çekirdek yapısının termal koşullar altında sanviç kompozit yapıların dinamik karakterine etkisi deneysel termal modal analiz yöntemi ile incelenmiştir. Bu amaçla, aluminyum, Nomex ve cam lifi malzemeleri kullanaraak farklı çekirdek yapılarına sahip yedi adet sandviç kompozit plaka üretilmiştir. Hava taşıtlarının yaşaması muhtemel bir geçici rejimli termal koşul, test plakalarının bir yüzüne uygulanırken, plakalar beyaz gürültü ile tahrik edilmiştir. Uygulanan tahriğe yapıların tepkileri kaydedilmiştir ve MATLAB paket programı kullanılarak kaydedilen veri çözümlenerek, yapının modal parametreleri farklı sıcaklıklarda tespit edilmiştir. Çalışma sonuçlarında, geçici rejimli termal koşul etkisiyle birlikte, çekirdek hücre boyutunun artmasıyla doğal frekans düşüş oranınının arttığı ve yapının sönümleme katsayısının sıcaklık değişimine daha hassas olduğu gözlemlenmiştir. Altıgen ve OX-Core hücre şekline sahip çekirdek yapıların ilk doğal frekasnının aynı oranda etkilendiği ama test sonunda OX-Core hücre yapısına sahip yapının üçüncü doğal frekansı daha çok azalırken, ikinci doğal frekans değeri değişiklik göstermemiştir. Altıgen hücre yapısının sönümleme katsayısı, termal koşullar altında, OX-Core yapısının sönümleme oranından daha hassastır. Çekirdek kalınlığının dinamik karaktere etkisinin gösterildiği çalışmada, çakirdek kalınlığı arttıkça yapının dinamik karakterlerinin daha çok etkilendiği, doğal frekans ve sönümleme oranındaki değişikliğin en kalın çekirdek yapısına sahip plakada en fazla olduğu gözlenmiştir. Çalışma ayrıca çekirdek malzemesinin, termal koşullar altında yapının dinamik karakterine farklı oranlarda etkilediğini, 3 °C/s ısıtma oranında ısıtıldığında, nomex çekirdek malzemesinin dinamik karakter değişim oranlarının en fazla cam yünü çekirdek malzemesinin dinamik karakter değişim oranının da en az olduğu göstermiştir. Isıtma oranı düşürüldükçe Nomex malzeme dinamik karakter değişim oranlarının azaldığı, diğer malzemeler için ise arttığı ve tüm ısıtma oranlarında en az etkilenen çekirdek malzemesinin cam yünü olduğu gösterilmiştir. Her test plakasının frekans tepki fonksiyon büyüklüğünün, geçici rejimli ısıtma etkisi ile birlikte azaldığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Sandwich composite structures are widely preferred in modern aircraft exterior and interior structures because of their lightweight and high strength capability. Aircraft structures might be exposed to harsh thermal environments during their operational life arising from aerodynamic heating, solar radiation or engine. The exposure to thermal environment affects the mechanical properties and modal parameters of aircraft structures. In this study, the effects of core structure on dynamic characteristic of sandwich composite structure is examined under transient thermal condition by using the thermal experimental modal analysis method. As test specimens, seven sandwich composite test plates are manufactured from aluminum, nomex and glassfiber core materials, which have different core structure parameters. The transient thermal environment is applied to one face of the test plate while the structure is excited with white noise vibration excitation. The responses of the test plates are recorded during heating process, and then analyzed by MATLAB to define modal parameters of the test plates at different temperature values. The test results showed that, under transient thermal environment, as the core cell size increased, the natural frequency decrease rate of the test plate increases and the damping of structure became more sensitive to temperature. The first natural frequency of the hexagonal and the OX-Core affected in same rate, but in the end of the test period, the second mode of the OX-Core was equal to initial value while the third mode decreased more than the third mode of hexagonal core. The damping ratio of the hexagonal core was more sensitive to thermal environment than the Ox-Core damping ratio. The study on the effect of core thickness showed that, the dynamic characteristics of sandwich structure became more sensitive to thermal environment as the core thickness increased. The change rate of natural frequencies and damping ratios were the highest for the thickest core. The results also showed that, each core material type affected from thermal environment differently and the dynamic characteristics of the test plate with Nomex core was the most sensitive while the glassfiber core affected less than the other core materials when heated with 3 °C/s heating rate. As the heating rate decreases, the change rates in natural frequency decrease for Nomex while increase for glassfiber and aluminum core. The change in glassfiber core is lower than other cores at each heating rate. The FRF responses of each test plates decreased under the effect of transient thermal environment.
Benzer Tezler
- Bir ısıtma ve havalandırma sisteminin bulanık mantık kontrolü
Fuzzy logic control of a heating and ventilation system
EMRAH SARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL
- Evsel kullanım suyu için sıcaklık kontrol sistemi tasarımı ve analizi
Domestic hot water temperature control system design and its analysis
OĞUZHAN ORUÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Isı tekniği ile ilgili deneysel dataların bilgisayarla okutulması
Data acquistion and interfacing applications in the field of thermal sciences and fluid mechanics
NEDİM TÜRKMEN
- İyileşmiş COVID-19 hastalarının odyolojik değerlendirilmesi
Audiological evaluation of healed COVID-19 patients
ŞEYDA SAĞLAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kulak Burun ve Boğazİstanbul Gelişim ÜniversitesiOdyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NEBİ MUSTAFA GÜMÜŞ