Investigation of the effect of alternative reference fiber path definitions on design optimization of fiber-placed laminates for improved failure and buckling loads
Alternatif fiber yol tanımlarının fiber serim metodu ile üretilmiş palakalarda burkulma yükleri ve hasar yüklerinin arttırılmasına yönelik etkilerin incelenmesi
- Tez No: 931663
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 177
Özet
Gelişmiş kompozit malzemeler, özellikle değişken katılıkta kompozitler geliştirmek için eğrisel elyaf yollarının uygulanması yoluyla malzeme özelliklerinin özelleştirilmesini sağlar. Bu tasarımlar, eğrilik ve Tsai-Wu hasar indeksi kısıtlamaları ile kontrol edilmekte olup, genel optimumların değerlendirilmesi iki farklı yarı-sezgisel optimizasyon algoritması kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Geleneksel olarak, referans eğrisel elyaf yolları çeşitli matematiksel fonksiyonlar kullanılarak tanımlanır. Bu tez, üç boyutlu yapılar için referans elyaf yollarını tanımlama ve uygulama üzerine alternatif bir yaklaşım sunmakta ve sistematik bir şekilde değerlendirmektedir. Önerilen elyaf yol metodolojisi, delikli plakalar ve NACA 4412 profiline sahip bir kanat tork kutusu kullanılarak analiz edilmiştir; ana hedefler, burkulma yükü faktörünü maksimize etmek ve katılığın tersini minimize etmektir. Bulgular, polinom tabanlı referans elyaf yolunun, genellikle yerleşik referans elyaf yolu tanımlarına göre biraz daha üstün sonuçlar elde ederek rekabetçi bir performans sergilediğini göstermektedir. Bu çalışmada iki önemli sonuç ortaya konulmuştur. Birincisi, polinom referans elyaf yolunun üç boyutlu kanat kutusu kaplamalarına uygulanması analitik üç boyutlu ifadeler kullanılarak gerçekleştirilmiştir; burkulma ve katılığın tersi hedefleri odak noktası olarak kalmıştır. İkincisi, tek, çift ve üç bölgeli otomatik elyaf yerleştirmenin optimal burkulma yükü ve katılığın tersi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sonuçlar, burkulma yükü faktöründe en iyi düz elyaf durumu için %37, sanki-izotropik dizilim durumu için %94 ve katılığın tersinde en iyi düz elyaf durumu için %50, sanki-izotropik durumu için %31'lik iyileştirmeler ortaya koymaktadır. Kullanılan yaklaşım, her biri farklı referans fiber yolu tanımlarıyla karakterize edilen kaburga istasyonları arasındaki kaplama paneli sayısını artırarak optimizasyon sonuçlarını geliştirme potansiyelini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Advanced composite materials facilitate the customization of material properties, particularly through the implementation of curvilinear fiber paths to develop variable stiffness composites. The current designs are governed by curvature and Tsai-Wu failure index constraints, and the evaluation of global optima is conducted using two distinct metaheuristic optimization algorithms. Traditionally, reference curvilinear fiber paths are defined using various mathematical functions. This thesis introduces and systematically evaluates an alternative approach for defining reference fiber paths in three-dimensional structures and its applications. The proposed fiber path methodology is analyzed in the context of plates with holes and a wing torque box with an NACA 4412 profile, with the primary objectives of maximizing the buckling load factor and minimizing compliance. The findings indicate that the polynomial-based reference fiber path performs competitively, often achieving slightly superior results compared to established reference fiber path definitions. Two key outcomes are demonstrated in this study. First, the application of the polynomial reference fiber path to three-dimensional wingbox skins is achieved using analytical three-dimensional expressions, with buckling and compliance objectives remaining the focus. Second, the effects of single, dual, and triple region automated fiber placement on optimal buckling load and compliance are examined. The results reveal improvements, for buckling load factor, 37% for the optimal straight fiber case and 94% for the quasi-isotropic case and for compliance, 33% for the optimal straight fiber case and 24% for the quasi-isotropic case. This approach highlights the potential to enhance optimization outcomes by increasing the number of skin panels between rib stations, each characterized by unique reference fiber path definitions.
Benzer Tezler
- B4C esaslı kompozitlerin B4C/Me başlangıç tozlarından hareketle spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of B4C based composites from B4C/Me starting powders by using spark plasma sintering (SPS) method
MERAL CENGİZ
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Alkali ile aktive edilmiş harç ve atık çelik tel donatılı betonların (SIFCON) fiziksel, mekanik ve dayanıklılık özelliklerinin araştırılması
A study on the investigation of physical, mechanical and durability properties of alkali activated mortars and waste steel fiber reinforced concretes (SIFCON)
SAADET GÖKÇE GÖK
Doktora
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. ÖZKAN ŞENGÜL
- Pamuk ve poliester terbiyesinde ozon kullanımının araştırılması
Investigation of the ozone usage on the preparation processes of cotton and polyester
DİLEK ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN AKSEL EREN
- Kakaolu fındık kremasında yağsız süt tozu ikamesi olarak kullanılan nohut, kestane ve kinoa unlarının reolojik, tekstürel ve duyusal etkilerinin incelenmesi
Investigation of the rheological, textural and sensory effects of chickpea, chestnut and quinoa flours used as a milk powder substitute in cocoa hazelnut cream
IŞILAY IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI CAN KARAÇA
- Enhancing the performance of Rayleigh backscattering based fiber optic sensors
Rayleigh geri saçılma tabanlı fiber optik sensörlerde performans güçlendirmesi
ABDULLAH ERKAM GÜNDÜZ
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİM HALDUN GÖKTAŞ