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, PROF. DR. HAKAN ERSOY, DR. ÖĞR. ÜYESİ KAYRA KURŞUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekanik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 81
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 Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN ORHAN KAYA
- 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
- Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites
Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi
YAĞMUR ATEŞCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ
- Darbe yükü etkisindeki eğri eksenli kompozit kirişin nonlineer dinamik davranışının incelenmesi
Nonlinear dynamic behavior of a composite curved beam subjected to blast load
ÖZGÜR KALBARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Termoplastik keçe katmanın karbon kumaş-cam kumaş/ epoksi kompozitlerde mekanik özelliklerine ve dinamik davranışlarına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of thermoplastic veil layer on mechanical properties and dynamic behavior in carbon fabric-glass fabric/epoxy composites
YAVUZ SELİM TARİH
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GÜNDOĞDU
DOÇ. DR. ADEM YAR