Güçlendirilmiş kompozit panelin çok amaçlı optimizasyonu
Multi-objective optimization of stiffened composite panel
- Tez No: 947104
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 298
Özet
Bu tez çalışmasında, havacılık ve uzay yapılarında yaygın olarak kullanılan güçlendirilmiş kompozit kavisli panellerin burkulma dayanımı ve ağırlığı temel alınarak, çok amaçlı mühendislik tasarımı problemi bütüncül ve veri odaklı bir yaklaşımla ele alınmıştır. Yapının hafiflik ve yüksek stabilite gereksinimlerini birlikte karşılayacak optimum panel konfigürasyonlarının belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, stringer formu ve geometrisine ilişkin yedi tasarım değişkeni içeren geniş tasarım uzayı, D-optimal deney tasarımı ile temsil edilmiş ve 1326 geçerli konfigürasyona ait panel varyantı oluşturulmuştur. Her bir konfigürasyon, ANSYS ortamında doğrusal olmayan sonlu elemanlar analizine tabi tutulmuş; kritik burkulma yükleri, eğrilik etkisi korunarak elde edilmiştir. Analizler, özellikle stringer formu ve yüksekliği gibi parametrelerin burkulma modları üzerinde belirleyici rol oynadığını göstermiştir. Elde edilen analiz verileri üzerinden, panel ağırlığı ve burkulma kapasitesini yüksek doğrulukla tahmin edebilen matematiksel modeller geliştirilmiştir. Bu modellerde veri temsili (etiket/one-hot kodlama), normalizasyon ve veri bölme stratejileri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş; Hibrit Nonlineer Rasyonel (HNR) modeli, doğrusal olmayan ve etkileşimli yapıları yüksek genellenebilirlikle temsil ederek öne çıkmıştır. Modelin kompakt yapısı, optimizasyon algoritmaları ile bütünleşmesini kolaylaştırmıştır. Tanımlanan çok amaçlı optimizasyon problemi kapsamında hem panel ağırlığını minimize etmek hem de burkulma dayanımını maksimize etmek üzere dört farklı stokastik algoritma (DE, SA, RS, NM) ve bu algoritmaların modifiye edilmiş varyantları uygulanmıştır. Diferansiyel Evrim algoritması, çözüm kararlılığı ve yapısal uygunluk açısından en dengeli sonuçları üretmiştir. Çalışmada, bazı algoritmalarda fiziksel geçerliliği olmayan sonuçlara rastlanması, optimizasyon uzayının dikkatli kısıtlanmasının önemini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the buckling resistance and weight of stiffened composite curved panels, which are widely used in aerospace structures, were taken as a basis, and a multi-purpose engineering design problem was addressed with a holistic and data-driven approach. The aim was to determine the optimal panel configurations that would meet the requirements of lightness and high stability of the structure. To this end, a broad design space encompassing seven design variables related to the stringer form and geometry was represented using a D-optimal experimental design, resulting in 1,326 valid panel variants. Each configuration was subjected to nonlinear finite element analysis in the ANSYS environment, and critical buckling loads were obtained while preserving the curvature effect. The analyses revealed that parameters such as stringer shape and height play a decisive role in buckling modes. Mathematical models capable of accurately predicting panel weight and buckling capacity were developed based on the analysis data. Data representation (label/one-hot encoding), normalization, and data splitting strategies were compared; the Hybrid Nonlinear Rational (HNR) model emerged as the most suitable, effectively representing nonlinear and interactive structures with high generalizability. The compact structure of the model has facilitated its integration with optimization algorithms. Within the scope of the defined multi-objective optimization problem, four different stochastic algorithms (DE, SA, RS, NM) and modified variants of these algorithms were applied to minimize panel weight and maximize buckling resistance. The Differential Evolution algorithm produced the most balanced results in terms of solution stability and structural suitability. The study revealed that some algorithms produced physically invalid results, highlighting the importance of carefully constraining the optimization space.
Benzer Tezler
- Uçak kanadının entegre güçlendirilmiş panel kullanılarak yapısal tasarımı
Structural design of aircraft wing with using integratedstiffened panel
KAZIM TEKKANAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER KELEŞ
- Investigating seismic and energy retrofitting by implementing innovative materials and techniques for masonry buildings
Yığma yapılar için yenilikçi malzeme ve teknikler kullanarak yığma yapıların sismik ve enerji güçlendirmesinin araştırılması
HAMZA TAHAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiDicle Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İDRİS BEDİRHANOĞLU
- Güçlendirilmiş termoplastik kompozit panellerin yapısal tasarımı ve analizi
Structural design and analysis of stiffened thermoplastic composite panels
ÖMER ŞİŞKOLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT UYANER
- Post-buckling behaviour of metallic skin-stringer assemblies and buckling of composite flat panels
Kirişle güçlendirilmiş metal yapıların burkulma sonrası davranışı ve kompozit düz panellerin burkulması
ENES AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Lif katkılı kerpiç panel duvar üretilme olanaklarının araştırılması
Unvestigation on production of reinforce adobe panel wall by fiber
FİLİZ AKKAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEYLA TANAÇAN