Kompozit teknelerin yapısal tasarımına ilişkin kuralların malzeme minimizasyonu yönlü değerlendirilmesi
Material minimization evaluation of the rules for the structural design of composite boats
- Tez No: 982521
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERKİN ALTUNSARAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Deniz Bilimleri, Marine Science
- Anahtar Kelimeler: ANSYS, Kompozit plaklar, Sonlu elemanlar analizi, Yapısal analiz, ANSYS, Finite element analysis, Structural analysis
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Gemi İnşaatı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde denizcilik sektöründe sürdürülebilirlik, maliyet etkinliği ve yüksek performans gibi hedefler doğrultusunda kompozit malzemelerin kullanımı hızla artmaktadır. Özellikle gezi tekneleri, yarış tekneleri ve hafif ticari deniz araçlarında kompozit malzemeler, düşük yoğunlukları ve yüksek özgül dayanımları sayesinde geleneksel malzemelere (örneğin çelik ve alüminyum) göre önemli avantajlar sunmaktadır. Ancak bu avantajların etkili bir biçimde kullanılabilmesi, yalnızca doğru malzeme seçimine değil, aynı zamanda bu malzemelerin ulusal ve uluslararası tasarım kurallarına uygun şekilde yerleştirilmesine ve optimize edilmesine bağlıdır. Kompozit teknelerin yapısal tasarımında uyulması gereken başlıca kurallar; ISO 12215, Türk Loydu Kuralları, Amerikan Bureau of Shipping (ABS) kılavuzları, DNV kuralları ve bazı durumlarda özel klas kuruluşlarının teknik şartnameleri tarafından belirlenmektedir. Bu kurallar, emniyetli ve dayanıklı bir yapısal bütünlüğün sağlanması amacıyla belirli güvenlik katsayıları, minimum kalınlıklar ve katman yönelimleri gibi parametreler etrafında şekillenmektedir. Ancak bu kuralların birçoğu, geçmişten gelen alışılagelmiş yaklaşımları da içerdiğinden, bazı tasarımlarda gereğinden fazla malzeme kullanımına neden olabilmektedir. Bu çalışmada, geleneksel kural tabanlı yöntemlere alternatif olarak, kompozit teknelere ait yerel yapısal analizler; ayrıntılı laminat yerleşimlerinin Klasik Laminasyon Plak Teorisi (KLPT) temel alınarak MATLAB ortamında geliştirilecek analiz yazılımlarıyla gerçekleştirilecektir. Buna ek olarak, teknelerin kapsamlı yapısal analizleri ANSYS yazılımı üzerinden Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak gerçekleştirilecek; analiz bulguları kompozit hasar kriterleri temelinde yorumlanarak optimum tasarım stratejilerine ilişkin öneriler sunulacaktır. Günümüzde denizcilik sektöründe sürdürülebilirlik, maliyet etkinliği ve yüksek performans gibi hedefler doğrultusunda kompozit malzemelerin kullanımı hızla artmaktadır. Özellikle gezi tekneleri, yarış tekneleri ve hafif ticari deniz araçlarında kompozit malzemeler, düşük yoğunlukları ve yüksek özgül dayanımları sayesinde geleneksel malzemelere (örneğin çelik ve alüminyum) göre önemli avantajlar sunmaktadır. Ancak bu avantajların etkili bir biçimde kullanılabilmesi, yalnızca doğru malzeme seçimine değil, aynı zamanda bu malzemelerin ulusal ve uluslararası tasarım kurallarına uygun şekilde yerleştirilmesine ve optimize edilmesine bağlıdır. Kompozit teknelerin yapısal tasarımında uyulması gereken başlıca kurallar; ISO 12215, Türk Loydu Kuralları, Amerikan Bureau of Shipping (ABS) kılavuzları, DNV kuralları ve bazı durumlarda özel klas kuruluşlarının teknik şartnameleri tarafından belirlenmektedir. Bu kurallar, emniyetli ve dayanıklı bir yapısal bütünlüğün sağlanması amacıyla belirli güvenlik katsayıları, minimum kalınlıklar ve katman yönelimleri gibi parametreler etrafında şekillenmektedir. Ancak bu kuralların birçoğu, geçmişten gelen alışılagelmiş yaklaşımları da içerdiğinden, bazı tasarımlarda gereğinden fazla malzeme kullanımına neden olabilmektedir. Bu çalışmada, geleneksel kural tabanlı yöntemlere alternatif olarak, kompozit teknelere ait yerel yapısal analizler; ayrıntılı laminat yerleşimlerinin Klasik Laminasyon Plak Teorisi (KLPT) temel alınarak MATLAB ortamında geliştirilecek analiz yazılımlarıyla gerçekleştirilecektir. Buna ek olarak, teknelerin kapsamlı yapısal analizleri ANSYS yazılımı üzerinden Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak gerçekleştirilecek; analiz bulguları kompozit hasar kriterleri temelinde yorumlanarak optimum tasarım stratejilerine ilişkin öneriler sunulacaktır. Elde edilen bilimsel bulgular doğrultusunda, kompozit tekne tasarım ve üretim süreçlerinde malzeme kullanımını minimize etmeye yönelik yeni yaklaşımların geliştirilmesi hedeflenmektedir.
Özet (Çeviri)
In today's maritime industry, the use of composite materials is rapidly increasing in line with goals such as sustainability, cost-effectiveness, and high performance. Particularly in recreational boats, racing yachts, and lightweight commercial marine vessels, composites offer significant advantages over traditional materials (such as steel and aluminum) due to their low density and high specific strength. However, the effective utilization of these advantages depends not only on proper material selection but also on the placement and optimization of these materials in accordance with national and international design standards. The primary regulations governing the structural design of composite vessels are defined by ISO 12215, Turkish Lloyd Rules, American Bureau of Shipping (ABS) guidelines, DNV standards, and, in some cases, the technical specifications of private classification societies. These standards are shaped around parameters such as safety factors, minimum thicknesses, and ply orientations to ensure structural integrity and durability. However, since many of these rules are based on traditional design philosophies, they can sometimes result in excessive material usage in certain applications. In this study, as an alternative to conventional rule-based methods, local structural analyses of composite vessels will be conducted using custom-developed MATLAB software based on the Classical Laminate Plate Theory (CLPT), incorporating detailed laminate stacking sequences. In addition, comprehensive structural analyses of the vessels will be performed using the Finite Element Method (FEM) via ANSYS software; the results will be evaluated according to composite failure criteria, and recommendations for optimal design strategies will be presented. Based on the scientific findings obtained, the study aims to develop new approaches to minimize material usage in the structural design and manufacturing processes of composite vessels.
Benzer Tezler
- Eğilme etkisindeki betonarme kirişlerde tasarlanmış çimentolu kompozit (ECC) kullanımının deneysel araştırılması
Experimental investigation of the use of engineered cementitious composites (ECC) in flexural concerete beams
BÜŞRA FEDAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiErciyes Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAMER DİRİKGİL
- A hybrid sem-bem approach for hydroelastic vibration analysis of laminated composite plates
Lamine kompozit levhaların hidroelastik titreşim analizi için hibrit sem-bem yaklaşımı
FATİH KAAN KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ERDEN YILDIZDAĞ
- Improvement of the cyclic flexural capacity of RC columns with FRP reinforcement
Lifli polimer donatılar kullanılarak betonarme kolonların çevrimsel yükler altında eğilme kapasitelerinin artırılması
ENGİN CÜNEYT SEYHAN
Doktora
İngilizce
2016
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Kompozit bir teknenin dip levha optimizasyonu
Bottom plate optimization of a composite boat
RECEP TAYYİP KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ERDEN YILDIZDAĞ
- Frequency response function based modal updating of aerospace structures
Havacılık yapılarının frekans cevap fonksiyonu tabanlı modal güncellemesi
CEM GENÇ
Doktora
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÇALIŞKAN