Malzemesi periyodik eğrilikler içeren kompozit plakların statik analizi
Static analysis of plates made from composite material having periodical curvatures
- Tez No: 987373
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZAFER KÜTÜĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kompozit plaklar, Plaklar, Tabakalı kompozitler, Plates, Laminated composites
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kompozit malzemeler, klasik mühendislik malzemelerine kıyasla üstün mekanik ve fiziksel özelliklere sahiptir. Bu avantajları nedeniyle havacılık, uzay, otomotiv, gemi yapımı, inşaat, tıp ve yenilenebilir enerji gibi birçok endüstri alanında vazgeçilmez yapı malzemeleri olarak kullanılmaktadır. Ancak lifli ve tabakalı kompozit malzemelerin tasarım ve üretim süreçlerinde yapılarında çeşitli eğrilikler oluşabilmekte ve bu durum malzemelerin yapısal analizini daha karmaşık hâle getirmektedir. Bu nedenle, malzemesinde eğrisellik içeren kompozit yapıların mekanik davranışlarının belirlenmesi mühendislik uygulamaları açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, periyodik eğrilik taşıyan tabakalı kompozit plakların statik analizleri Navier yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Plak denklemleri, Akbarov ve Guz' Süreklilik Teorisi çerçevesinde hem Kirchhoff-Love hem de Reissner-Mindlin teorileri kullanılarak türetilmiş ve Navier yöntemiyle plağın çökme, gerilme ve moment değerleri hesaplanmıştır. Literatürde, yaygın olarak Navier yöntemiyle sadece Homojen izotrop plak üzerinde çalışmalar yapıldığı görülmüştür. Bu çalışmada yapılanlar, Navier yöntemi için bir ilktir. Navier yöntemi, homojen izotrop plak için analitik bir çözüm verirken plağın kompozit olması durumunda diferansiyel denklemin çözümünde Galerkin yöntemi kullanıldığından yarı analitik sonuçlar, yakınsaklık gözetilerek elde edilmiştir. Bu nedenle bu tez kapsamında elde edilen sonuçlar başka araştırmacıların benzer çalışmaları için referans niteliği taşımaktadır. Yükleme koşulları olarak düzgün yayılı yük, tekil (noktasal) yük ve kısmî yayılı yükler ele alınmıştır. Farklı elastisite modülüne sahip matris ve takviye malzemeleri için yapılan analizler, her iki teori kapsamında, değerlendirilmiş ve karşılaştırmalı sonuçlar sunulmuştur. Matematiksel işlemler MATLAB programı kullanılarak sayısal olarak elde edilmiş ve değerlendirilmiş, karşılaştırılmalı sonuçlar sunulmuştur. Ayrıca tabakalı kompozit plak analizleri ANSYS yazılımıyla modellenerek sonuçların yaklaşıklığı doğrulanmıştır. MATLAB kodunun yakınsaklığı sağlandıktan sonra, periyodik eğrilik içeren plaklar için özgün sayısal veriler elde edilmiştir. Çalışma, alanında öncü nitelikte olup ileride yapılacak araştırmalar için sağlam bir referans niteliği taşımaktadır. Bu bağlamda, literatürde sınırlı sayıda bulunan çalışmalara önemli bir katkı sağlayarak periyodik eğrilik içeren kompozit plakların statik analizine özgün ve kapsamlı bir perspektif sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Composite materials possess superior mechanical and physical properties compared to conventional engineering materials. Due to these advantages, they have become indispensable structural materials in various industrial fields, including aerospace, aviation, automotive, shipbuilding, civil engineering, medicine, and renewable energy. However, during the design and manufacturing of fibrous and laminated composites, various curvatures may develop within the structure, making the structural analysis of such materials more complex. Therefore, determining the mechanical behavior of laminated composite materials with periodic curvature has great importance for engineering applications. In this study, static analyses of laminated composite plates with periodic curvature were conducted using the Navier method. The plate equations were derived within the framework of Akbarov and Guz's Continuum Theory by employing both Kirchhoff–Love and Reissner–Mindlin plate theories, and the distributions of deflection, stress, and moment were obtained through the Navier method. In the existing literature, the Navier method has been predominantly applied to homogeneous isotropic plates. The present study represents a first implementation of the Navier approach for composite plates. While the Navier method provides an analytical solution for homogeneous isotropic plates, semi-analytical results for composite plates were obtained by employing the Galerkin method to solve the differential equation, thereby ensuring convergence. Therefore, the results obtained in this thesis can serve as a reference for future studies on similar problems. Three different loading conditions—uniformly distributed load, concentrated (point) load, and partially distributed load—were examined. The Analyses were performed for matrix and reinforcement materials with different elastic modulus values, and comparative results were presented for both plate theories. All mathematical operations were performed numerically using MATLAB, and the results were evaluated and compared. Furthermore, layered composite plates were modeled in ANSYS software to verify the accuracy of the numerical results. After confirming the MATLAB code's convergence, the original numerical data were obtained for plates with periodic curvature. This study is pioneering in its field and provides a strong reference for future research. By contributing to the limited number of studies available in the literature, this study offers a novel and comprehensive perspective on the static analysis of composite plates with periodic curvature.
Benzer Tezler
- Periyodik eğrilikli sarılı tek lif içeren sonsuz elastik ortamda gerilme yayılımı
Stress distribution of covering single periodical curved fiber in an infinite elasticity
DUYGU MİRAÇ DİKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
MatematikYıldız Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. REŞAT KÖŞKER
- Yerel eğrilikli tek lif ve sarılı tek lif içeren sonsuz ortamların gerilme durumuna ait nonlineer sınır değer problemleri
Nonlinear boundary value problems related to the stress distribution of infinite body containing a covered fiber
KADRİYE ŞİMŞEK
- Tek yönlü lifli elastik ve viskoelastik kompozitlerin stabilitesi ve gerilme durumuna ait bazı problemler
Some problems about internal stability loss and stress distribution in an elastic and viscoelastic unidirected fibrous composites
REŞAT KÖŞKER
Doktora
Türkçe
2002
MatematikYıldız Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SURKAY D. AKBAROV
- Periyodik eğrilikli içi boş tek ve iki lif gömülü elastik ve viskoelastik ortamda gerilme ve burkulma analizi
Stress and buckling analysis in periodic curvature hollow single and two fiber embedded elastic and viscoelastic media
İSMAİL GÜLTEN
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REŞAT KÖŞKER
- Taılorıng mıcrostructure and morphology ın prınted carbon nanomaterıals for straın sensıng
Gerinim algılama için baskılı karbon nanomalzemelerde mikrostruktur ve morfolojinin özelleştirilmesi
ADEL ALRAİ
Doktora
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA CEBECİ
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN