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
- Tez No: 731066
- Danışmanlar: PROF. DR. FAZIL ÖNDER SÖNMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
İnce cidarlı silindirik kabuk yapıların düzlem dışı eğilme ve burkulma dayanımları düşüktür. Bu yapılara açılan delikler, yapının yük taşıma kapasitesini önemli ölçüde azaltırlar. Delik dolayısıyla azalan yük taşıma kapasitesini artırmanın etkili bir yolu, delik etrafına berkiticiler uygulamaktır. Bu çalışmanın amacı, burkulma yükünü azami ve ağırlık artışını asgari düzeyde tutacak optimum berkiticiyle güçlendirme konfigürasyonunu bulmaktır. Deneysel ve numerik bir çalışmanın sonuçları kullanılarak ince cidarlı kompozit silindirik delikli kabuk bir yapının sonlu elemanlar modeli oluşturuldu ve bu çalışmanın sonuçlarıyla kıyaslanarak doğrulandı. Akabinde delik etrafına şapka şeklinde berkiticiler uygulandı. Berkitici parametrelerinin her birinin yapının burkulma direncine etkisini incelemek ve optimizasyon için kullanılacak parametrelerin alt ve üst limitlerini belirlemek adına parametrik çalışmalar yapıldı. En iyi konfigürasyonu bulmak için yenilenmiş tavlama benzeşimi algoritması kullanıldı. Hem sonlu eleman analizleri, hem de eniyileme çalışmaları ANSYS Parametrik Tasarım Dili (APDL) kullanılarak gerçekleştirildi. İlk adımda, yalnızca berkiticilerin kesit alanı parametreleri ve berkitici uzunluğu değiştirilmek suretiyle deliğe belli bir uzaklıkta olan ve silindirin eksenel yönü boyunca uzanan berkiticiler için optimum tasarım bulundu. İkinci adımda deliğe olan mesafe değiştirilererek bir başka eniyileme daha yapıldı. Son olarak, bulunan optimum berkitici boyutları kullanılarak ekstra küçük berkiticiler deliğin üstüne ve altına uygulanarak eniyileme gerçekleştirildi. Optimum berkitici tasarımları kullanılarak önemli ölçüde iyileşmeler elde edildi. En etkili berkitici parametrelerinin berkitici uzunluğu, berkiticinin deliğe mesafesi ve bertkici yüksekliği olduğu sonucuna ulaşıldı.
Özet (Çeviri)
Thin-walled composite cylindrical shells have low resistance to buckling and out-of-plane deformations. Introducing a cutout to these structures reduces the load-carrying capacity of such structures drastically. One effective way to recover the load-carrying capacity lost due to a hole is to place stiffeners around the hole. The objective of this study is to find an optimum reinforcement for thin-walled composite cylindrical shells with a cutout to maximize the buckling load and minimize the additional mass due to the reinforcement. A finite element model of a thin-walled composite cylinder with an opening is created and validated using the results of an experimental and numerical study. Then hat-type stiffeners are applied around the cutout. A parametric study is carried out to determine the effect of each stiffener parameter on the buckling strength of the structure and to choose suitable upper and lower limits for optimization. A modified simulated annealing algorithm is used to find the global optimum reinforcement design. Both the FEA and the optimizations are carried out using ANSYS Parametric Design Language (APDL). In the first step , the optimum designs are obtained for stiffeners placed in the axial direction at certain distances to the center of the cutout by varying only the cross-sectional parameters and the length of the stiffener. In the second stage, the distance to the hole center is also optimized. Finally, using the optimum stiffener dimensions optimization is performed by placing additional small stiffeners on the top and bottom of the cutout. Significant improvements are achieved by using optimum stiffener designs. The most effective parameters are found to be the stiffener length, stiffener distance to the center of the opening and stiffener height.
Benzer Tezler
- Optimum design of stiffened composite plates under impact loading
Darbe yükü altındaki berkitilmiş kompozit plakaların optimum tasarımı
FARZAD SEYYEDRAHMANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
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
- 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
- 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