Improving the strength of laminated composite plates with a cutout using optimal local reinforcements
Çentikli kompozit yapıların bölgesel güçlendirme optimizasyonu ile mekanik özelliklerin iyileştirilmesi
- Tez No: 972078
- Danışmanlar: PROF. DR. FAZIL ÖNDER SÖNMEZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kompozit yapılar, çeşitli fonksiyonel amaçlar için bölgesel delikler açıldığında yapısal olarak zayıflar. Tüm yapının kalınlığını eşit olarak artırmak yerine, kesitlerin etrafındaki bölgenin yerel olarak güçlendirilmesi, süreksizlik olan bir yapının yük taşıma kapasitesini artırmanın çok daha etkili bir yoludur. Bu çalışmanın amacı, bir kompozit plakada delik etrafına yerleştirilen güçlendirici katmanların optimum tasarımını bularak, en az güçlendirici malzeme kullanımı ile maksimum nihai dayanımı sağlamaktır. Nihai kırılma yükü, Puck kırılma kriterine ve malzeme özelliklerinin bozulma yöntemine dayalı bir ilerleyici hasar modeli kullanılarak belirlenmiştir. Bu yapıların farklı yük koşullari altındaki davranışların modellemek için sonlu eleman modelleri Kullanılmıştır. Optimum bölgesel güçlendirme tasarımını bulmak için, güvenilir bir stokastik küresel arama algoritması olan Simulated Annealing algoritması kullanılmıştır. Çoklu hedefli bir optimizasyon şeması benimsenir; burada hedef fonksiyonu, nihai dayanım ve güçlendirme ağırlığını içerir, böylece nihai dayanım malzeme kullanımını en aza indirerek maksimuma çıkarılabilir. Optimizasyon parametreleri; fiber-yönelim açıları ve güçlendirme katmanlarının boyutu olarak seçilmiştir. Farklı bölgesel güçlendirme optimizasyonlar gerçekleştirilerek, güçlendirme katmanlarını yerleştirmenin en etkili yolu belirlenmiştir. Optimizasyon yoluyla, minimal ek kütle ile önemli dayanım artışları sağlanmıştır. Bu çalışmanın bulguları, çentikli kompozit yapıların tasarımının iyileştirilmesi için önemli sonuçlar taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
A composite structure is gravely weakened if a cutout is needed for functional purposes. Instead of uniformly increasing the thickness of the whole structure, locally reinforcing the region around the notches is a much more effective way of increasing the load-bearing capacity of a notched structure. The objective of this study is to find the optimum design of reinforcing layers placed around the hole in a composite laminated plate to maximize its ultimate strength with minimum use of reinforcing material. The ultimate failure load is determined using a progressive damage model based on the Puck failure criterion and the material property degradation method. Finite element (FE) models are developed to obtain the structural response of the plate under tension, compression, or pin loading. The optimum local reinforcement design is found using a modified simulated annealing algorithm, which is a reliable stochastic global search algorithm. A multi-objective optimization scheme is adopted, in which the objective function includes both the ultimate strength and the reinforcement weight so that the ultimate strength can be maximized with minimum use of material. The optimization variables are chosen as the fiber-orientation angles and the size of the reinforcing layers. Optimizations are performed for different configurations of local reinforcements to determine the most effective way of placing the reinforcing layers. Significant improvements in the strength are obtained with minimal added mass through optimization. The findings of this study have significant implications for enhancing the design of notched composite structures.
Benzer Tezler
- Bir insansız hava aracına ait kompozit kanadın tasarımı ve yapısal optimizasyonu
Design and structural optimisation of an UAV composite wing
MUHAMMED ATIF YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ
- Mechanical behaviour of the composite sandwich plates under blast loading
Patlama yükü altındaki sandviç kompozit panellerin mekanik davranışının incelenmesi
YUSUF SERDAR ODMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Doğal elyaf takviyeli tabakalı karma malzemelerin otomotiv uygulamalarında kullanılması
Utilization of natural fiber reinforced laminated hybrid composites in automotive applications
MEHMET SAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
- 3d yazıcı ile üretilen kafes çekirdek yapılarda nanosilika katkılı cam kompozit sandviçlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical properties of nanosilica-reinforced glass composite sandwich structures with 3d printed lattice cores
ONUR FİKRET GÖRGÜLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TURAN DEMİRCİ
- Dayanım ve dayanıklılık açısından yüksek performanslı çimento esaslı tabakalı kompozitlerin geliştirilmesi
Development of high performance cementitious laminated composites in terms of high strength and high durabilty
ESMA GİZEM DAŞKIRAN
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU