Katmanlı kompozit yapıların burkulma davranışının teorik ve deneysel olarak araştırılması
Theoretical and experimental investigation of buckling behavior in laminated composite structures
- Tez No: 860359
- Danışmanlar: PROF. DR. RAHMİ ÜNAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Burkulma, basma yüklerinin etkisi altındaki yapıda, denge kaybı nedeniyle meydana gelen âni şekil değişikliğidir ve burkulma ile son burkulma olmak üzere de iki aşamadan oluşur. Yapı üzerindeki hasarlar, ön burkulma aşamasında, geçiciyken son burkulma aşamasında kalıcıdır. Bir yapının son burkulma aşamasında taşıyabileceği en yüksek yük, son burkulma dayanımı olarak adlandırılır. Bu araştırmada da karbon elyaf takviyeli katmanlı kompozit malzemeden üretilmiş L kesit alanına sahip yapılardaki son burkulma dayanımı ele alınmıştır. Katmanlı kompozit malzemelerin son burkulma dayanımlarını analitik olarak bulmak için geliştirilmiş olan mevcut formül, sadece kulakçık genişliğinin kalınlığa oranını bağımsız değişken olarak ele aldığı için yetersiz kalmakta idi. Buradan hareketle bu çalışma kapsamında katmanların son burkulma dayanımına etkisini içeren yeni bir yarı ampirik formül geliştirilmiştir. Bu amaçla mevcut çalışmalar incelenerek son burkulma dayanımına etki eden etmenler malzeme, geometri ve sınır koşulları olmak üzere üç sınıfta toplanmıştır. Malzeme etkisine kumaşların serim açıları ve katmanların dizilim sırası yönüyle bakılırken; geometri etkisi plaka genişliği ve kalınlık yönünden incelenmiştir. Sınır koşullarında ise L kesit alanına sahip olduğu için bir kenarı serbest plakaların hareket kısıtları ve yükleme durumlarına bakılmıştır. Bu kapsamda farklı dizilimleri ve geometrik özellikleri olan L kesit alanına sahip numuneler oluşturulmuştur. Bu numunelerin son burkulma dayanımları, hem mevcut analitik yaklaşım ile hem de sonlu eleman analizleriyle hesaplanmıştır. Ayrıca numunelerden altı tanesi için de test çalışması yapılmıştır. Sonlu eleman analizlerinde iki farklı çözüm yöntemi kullanılmıştır. Her iki yöntem de test değerleri ile oldukça uyumlu sonuçlar vermiştir. İlâveten, numunelerin son burkulma dayanımları, mevcut analitik formül kullanılarak da hesaplanmış ve test sonuçlarından oldukça yüksek değerler elde edilmiştir. Bu tez kapsamında da katmanlı kompozit yapıların son burkulma dayanımını hesaplayabilmek için yeni bir yarı ampirik formül geliştirilmiştir. Yeni geliştirilen analitik formülün test verileriyle oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Yeni analitik formül sâyesinde malzeme etkisinin göz önüne alınabildiği gerçekçi ve güvenilir hesaplamalar yapılmasının mümkün olabileceği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Buckling is a sudden change in shape that occurs due to loss of balance in a structure under the influence of compressive loads and consists of two stages as pre – buckling and post – buckling. The deformations on the structure are temporary in the pre – buckling stage and are permanent in the post buckling phase. The highest load that a structure can carry in the post – buckling stage is called crippling strength. In this research, crippling strength of structures for L sections made of carbon fiber reinforced layered composite material was studied. The current formula, which was developed to find analytically the crippling strength of laminated composites, was insufficient because it only considered the flange – to – thickness ratio as an independent variable. So, a new semi-empirical formula was developed including the effect of stacking sequence on crippling strength. For this purpose, the searches had been examined and the affecting factors of the crippling were classified into three groups as material, geometry and boundary conditions. While the material effect was considered in terms of the layer angles and the layup order, geometry effect was examined in terms of flange width and thickness. In boundary conditions, the movement constraints and loading conditions of the plates, which was one – edge –free due to the L sections, were examined. In this context, some L section samples, which had different layup order and geometrical properties, were created. The crippling strengths of these samples were calculated with both current analytical approach and finite element analyses. In addition, tests were performed for six of the samples. Two types of non – linear solution methods were used in the finite element analyses. The finite element results with both methods were quite compatible with the tests. Besides, crippling strengths of the samples were calculated via current analytical formula and significantly high values were obtained from the test results. In the scope of this thesis, a new semi-empirical formula was developed to calculate the crippling strength of laminated composites. The calculated values with this new formula were in good agreement when comparing with test results. Thus, it will be possible to make more realistic and reliable calculations via new analytical formulation in which the material effect can be taken into account.
Benzer Tezler
- 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
- Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques
Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi
KADİR GÜNAYDIN
Doktora
İngilizce
2020
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE
- Katmanlı kompozit dikdörtgen plakların burkulma ve titreşim analizi
Buckling and vibration analysis of laminated composite rectangular plates
METİN AYDOĞDU
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TANER TIMARCI
- Grafen oksit nano parçacık takviyesi yapılmış karbon elyaf-epoksi katmanlı kompozitlerin basma yükleri altındaki katman ayrılması davranışının incelenmesi
Investigation of delamination behaviour of graphene oxide nanoparticle reinforced carbon fibre-epoxy layered composites under compressive loads
TAHİR SOYUGÜZEL
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Katmanlı kompozit silindirik kabukların burkulma davranışının farklı mühendislik yöntemleriyle incelenmesi
Investigation of buckling behavior of layered composite cylindrical shells using different engineering methods
FURKAN LATİF GÖKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TOLGA ÖZKAN