Havacılık sektöründe kullanılan katmanlı kompozit yapıların tasarımı ve optimizasyonu
Design and optimization of the laminated composite structures used in aerospace industry
- Tez No: 948009
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRKAN ALTAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Genetik algoritmalar, Sonlu elemanlar analizi, Tabakalı kompozitler, Tasarım optimizasyonu, Genetic algorithms, Finite element analysis, Laminated composites, Design optimization
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekanik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Havacılık sektöründe geniş bir kullanım alanına sahip olan kompozit malzemeler hafiflik, dayanıklılık ve yakıt verimliliği gibi konularda büyük avantajlar sağlamaktadır. Bu kapsamda, kompozit malzemelerin performansını artırmak amacıyla son yıllarda optimizasyon yöntemlerine sıklıkla başvurulmaktadır. Bu tez çalışmasında, Genetik Algoritma (GA) ile optimizasyon işlemleri gerçekleştirilerek sürekli elyaf takviyeli katmanlı kompozit bir yapının yapısal deformasyonunun en aza indirgenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca bu çalışma ile, yapay zekâ temelli optimizasyon işlemlerinin havacılık sektöründe yoğun olarak kullanılan katmanlı kompozit yapıların tasarımında dikkate alınması, bu tarz yeni teknolojilerin işletmelere entegre edilmesinde yol gösterici olması hedeflenmiştir. Çalışmanın başlangıcında bu çalışmaya özel Python dilinde kodlar geliştirilmiş, bu kodlar aracılığıyla genetik algoritmanın sonlu elemanlar çözücüsü ile entegrasyonu sağlanmıştır. Kod içerisinde genetik algoritma ile optimizasyon işlemleri için gerekli olan temel fonksiyonlar geliştirilmiş, amaç fonksiyonu ve kısıt fonksiyonu başta olmak üzere temel optimizasyon parametreleri tanımlanmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, farklı katman dizilimlerine sahip kompozit kabuklar tasarlanmış ve optimizasyon sonuçlarıyla kıyaslayabilmek amacıyla her biri için FEM analizleri yapılmıştır. Çalışmanın son kısmında, tasarlanan kompozit kabuklar için optimizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu kısımda optimizasyon sürecini etkileyebilecek kritik parametreler belirlenerek her bir optimizasyon işleminde farklı parametre değerleri ile işlemler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, kompozit kabukların FEM analizleri ile hesaplanan sehim miktarları, genetik algoritma ile yapılan optimizasyonlar sonucunda %60'lara kadar düşürülmüş ve optimum elyaf oryantasyon açıları elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Composite materials, which have a wide range of applications in the aerospace industry, provide great advantages in terms of lightness, durability and fuel efficiency. In this context, optimization methods have been frequently used in recent years to improve the performance of composite materials. In this thesis, it is aimed to minimize the structural deformation of a continuous fiber-reinforced laminated composite structure by performing optimization processes with Genetic Algorithm (GA). In addition, with this study, it is aimed to consider artificial intelligence-based optimization processes in the design of laminated composite structures which are widely used in the aerospace industry and to guide the integration of such new technologies into enterprises. At the beginning of the study, codes specific to this study were developed in Python language, and the integration of the genetic algorithm with the finite element solver was achieved through these codes. In the code, the basic functions required for optimization operations with the genetic algorithm were developed and the basic optimization parameters, especially the objective function and constraint function, were defined. In the second part of the study, composite shells with different layer arrangements were designed and FEM analyses were performed for each of them in order to compare with the optimization results. In the last part of the study, optimization processes were performed for the designed composite shells. In this section, the critical parameters that may affect the optimization process were determined and operations were performed with different parameter values in each optimization process. When the obtained results are examined, the deflection amounts of the composite shells calculated by FEM analysis were reduced up to 60% as a result of the optimizations made with the genetic algorithm and optimum fiber orientation angles were obtained.
Benzer Tezler
- Turaç insansız hava aracının yapısal modelinin hazırlanması ve analizlerinin yapılması
Structural modeling and analysis of turac unmanned air vehicle
YASİN DERELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- Design, analysis and verification of conventional and non-conventional cylindrical cfrp composite shell with optimized cutout under the effect of combined loading
Üzerinde kesitler olan geleneksel ve geleneksel olmayan silindirik karbon fiber kompozit polimer kabuğun bileşik yükleme altında tasarım, analiz ve doğrulanması
MANSUR ÇELEBİ
Doktora
İngilizce
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. ZAFER GÜRDAL
- Hızlı katılaşma ile yüksek mukavemetli malzemelerin üretilmesi ve kurşun-asit akümalatörlerine uygulanması
Başlık çevirisi yok
ÜMİT AKÇAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM DEMİRCİ