Static analysis of stiffened laminated composite plates by using gdqm
Güçlendirilmiş lamine kompozit levhaların DQEM ile statik analizi
- Tez No: 812791
- Danışmanlar: PROF. DR. AYTAÇ ARIKOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Havacılık ve denizcilik endüstrilerindeki yaygın kullanımları nedeniyle, sertleştirilmiş lamine kompozit levhalar, mühendislikte önemli bir çalışma konusunu temsil etmektedir. Üstün mekanik kaliteleri ve yüksek mukavemet-ağırlık oranları nedeniyle, sertleştirilmiş lamine kompozit levhalar, çeşitli teknik uygulamalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalışma, eksantrik takviye donanımlı lamine kompozit levhanın statik analizini incelemektedir. Birinci mertebe kayma deformasyonu teorisi, dört karbon/epoksi tabakası içeren, araştırılmakta olan ana levhayı matematiksel olarak modellemek için kullanılırken, Timoshenko kiriş teorisi izotropik sertleştiriciyi matematiksel olarak tanımlamak için kullanılır. İzotropik sertleştiriciler için bir burulma katsayısı da kullanılır ve matematiksel kiriş modeline dahil edilir. Ayrıca, izotropik plakanın modellenmesi için Mindlin plaka teorisi kullanılmıştır. Teorik araştırmalar, sertleştiricilerin yerleştirilmesinin kompozit plakaların statik davranışını nasıl etkilediğini belirlemeye çalışır. Sertleştirilmiş lamine kompozit levhanın hareket denklemleri teorik analizde Hamilton prensibi kullanılarak türetilmiştir. Diferansiyel Quadrature Eleman Metodu (DQEM) olarak bilinen sayısal bir yöntem, zorlu mühendislik sorunlarının çözümünde önemli bir umut vaat etmiştir. Kısmi diferansiyel denklemleri bir dizi cebirsel denklem halinde ayrıklaştıran DQEM yaklaşımı, bu çalışmada eksantrik olarak sertleştirilmiş lamine kompozit plakaların serbest titreşimini temsil eden yönetici denklemi çözmek için kullanılmıştır. Plakanın her bir kenarı için kenetlenmiş sınır koşulları dikkate alınır. Wolfram Mathematica uygulaması, sayısal analiz ve bilimsel hesaplama için etkili bir araç paketidir. Sayısal problem çözme ve sonuç görselleştirme için kullanılır. Bu çalışma, izotropik plaka, [0,90,90,0] ve [45,60,60,45] fiber açılı karbon fiber lamine kompozit için izotropik takviyeli levhanın doğal frekanslarını ve mod şekillerini araştırmaktadır. Bulgular, DQEM yönteminin bu tür plakaların serbest titreşimlerini belirlemek için güvenilir ve doğru bir yaklaşım olduğunu göstermektedir. Sonuçlar aynı zamanda fiber açı oryantasyonunun değiştirilmesinin mod şekillerini önemli ölçüde etkilediğini ve doğal frekansları değiştirebileceğini göstermektedir. Bu bulgular, sertleştirilmiş lamine kompozit levhaların tasarımı ve analizi için çeşitli mühendislik disiplinlerinde uygulanabilir.
Özet (Çeviri)
Due to their extensive use in the aerospace and maritime industries, stiffened laminated composite plates represent an important study topic in engineering. Due to their superior mechanical qualities and high strength-to-weight ratio, stiffened laminated composite plates are frequently employed in a variety of technical applications. This study examines an eccentric stiffener-equipped laminated composite plate's static analysis. First order shear deformation theory is used to mathematically model the main plate under investigation, which includes four layers of carbon/epoxy, while Timoshenko beam theory is used to mathematically describe the isotropic stiffener. A torsional coefficient is also employed and included in the mathematical beam model for isotropic stiffeners. Also, for modelling isotropic plate, Mindlin plate theory is used. The theoretical investigations seek to determine how the insertion of stiffeners impacts the lamination of composite plates' static behavior. The stiffened laminated composite plate's motion equations are derived in the theoretical analysis using Hamilton's principle. A numerical method known as the Generalized Differential Quadrature Method (GDQM) has demonstrated considerable promise in resolving challenging engineering issues. The GDQM approach, which discretizes the partial differential equations into a set of algebraic equations, is used in this study to solve the governing equation that represents the free vibration of eccentrically stiffened laminated composite plates. For each edge of the plate, the clamped boundary conditions are taken into account. The Wolfram Mathematica application is an effective suite of tools for numerical analysis and scientific computing. It is used for numerical problem solving and result visualization. This study investigates the natural frequencies and mode shapes of isotropic stiffened plate for isotropic plate, [0,90,90,0] and [45,60,60,45] fiber angle carbon fiber laminated composite. The findings demonstrate that the GDQM method is a reliable and accurate approach for determining the free vibrations of such plates. The results also show that changing the fiber angle orientation significantly affects the mode shapes and can vary the natural frequencies. These findings are applicable in a variety of engineering disciplines for the design and analysis of stiffened laminated composite plates.
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
- 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
- Bir helikopter rotor palasının kompozit malzeme kullanılarak sonlu elemanlar metodu ile dizaynı
A Helicopter rotor blade design from composite material using finite element method
HALİM ŞAHİN
- A stiffened DKT shell element
Kirişlerle güçlendirilmiş bir DKT kabuk elemanı
HASAN HÜSEYİN ÖZDAMAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. SUHA ORAL
- A Stiffened shell finite element
Kirişlerle güçlendirilmiş bir kabuk sonlu elemanı
MUTLU ÜÇÜNCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2001
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUHA ORAL