Modeling and analysis of tow steered variable stiffness composites with manufacturing defects
Üretım kusurları içeren tow steered değışken rıjıtlıklı kompozıtlerın modellemesı ve analızı
- Tez No: 990243
- Danışmanlar: Prof. Dr. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Otomatik Fiber Yerleştirme (AFP) yöntemiyle üretilen Tow Steered Kompozitler (TSC), eğrisel fiber yolları sayesinde yerel rijitlik uyarlamasına olanak tanıyarak yapısal performansı artırmakta; ancak boşluklar ve bindirmeler başta olmak üzere kaçınılmaz üretim kusurları içermektedir. Bu tezde, söz konusu kusurların açıkça modellenmesine olanak sağlayan, yeni bir yapılandırılmamış ağ tekniğine dayalı bir Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) çerçevesi geliştirilmiştir. Başlangıçta, tek bir lamina için lif yolları örtüşme yöntemi kullanılarak oluşturuldu ve daha sonra yapısal performansı en üst düzeye çıkaran konfigürasyonları belirlemek için parametrik analiz yapıldı; bu analiz, eğrisel yolların düz lifli temel hatlardan önemli ölçüde daha iyi performans gösterebileceğini ortaya koydu. Bu çalışmada, boşluklar ve bindirmeler arasında en iyi bir denge sağlayan kaydırma mesafesini Genetik Algoritma ve Gradyan Tabanlı Yaklaşımlar gibi optimizasyon teknikleri kullanarak optimize etmekte; ardından, kaydırma mesafesindeki değişimin farklı konfigürasyonların performansı üzerindeki etkisini incelemektedir. Yalnızca viii maksimum burkulma dayanımı için optimize edilen fiber yollarının kusur değişimlerine yüksek duyarlılık gösterdiği, buna karşılık yük yönüyle uyumlu fiber yollarının kaydırma mesafesindeki değişimlerden bağımsız olarak tutarlı yapısal performans sergilediği gözlemlenmiştir. Son olarak, önerilen Ayrık Kabuk Katman Yaklaşımı (DSLA) ile yöntem çok katmanlı laminatlara genişletilmiş; katmanlar, kiriş tabanlı yapıştırılmış temaslar ile birbirine bağlanan bağımsız kabuk gövdeler olarak modellenmiştir. Dengeli ve simetrik bir TSC laminatın analizi, bindirmelerin oluşturduğu geometrik rijitleşme etkisinin, düz fiberli karşıtlarına kıyasla burkulma direncini artırdığını göstermiştir. Bu çalışma, kusur farkındalığına sahip değişken rijitlikli kompozitlerin tasarımı ve analizi için kapsamlı bir metodoloji sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Tow Steered Composites (TSC) manufactured via Automated Fiber Placement (AFP) enhance structural performance through local stiffness tailoring enabled by curvilinear fiber paths, but inherently contain manufacturing defects, specifically gaps and overlaps. This thesis establishes a Finite Element Analysis (FEA) framework to explicitly model these defects using a novel unstructured meshing technique. Initially, fiber paths for a single lamina were constructed using overlap method, and later parametric analysis is conducted to identify configurations that maximizes the structural performance, revealing that curvilinear paths can significantly outperform straight-fiber baselines. The research subsequently optimizes the shift distance which provides an ideal trade-off between gaps and overlaps, using optimization techniques like Genetic Algorithm and Gradient-Based Approach, and then investigates the performance of various configurations under shift distance variation. It was observed that fiber paths optimized solely for peak buckling resistance are highly sensitive to defect variations, whereas paths aligned with the load direction maintain consistent structural performance regardless of shift vi distance changes. Finally, the methodology was extended to multi-ply laminates via a proposed Discrete Shell Layer Approach (DSLA). By treating plies as independent shell bodies linked by beam-based bonded contacts, this approach captures non-conforming mesh interfaces and thickness buildups. Analysis of a balanced, symmetric TSC laminate demonstrated that the geometric stiffening effect of overlaps enhances buckling resistance compared to straight-fiber counterparts. This work provides a comprehensive methodology for the modeling and analysis of defect-aware variable stiffness composites.
Benzer Tezler
- Oğuzların Harezm ve çevresindeki sosyo-kültüreletkileşimleri (IX-XII. yy)
Socio-cultural interactions of Oghuzes in Khwarezm and its neighbourhood (9th–12th centuries)
TALHA ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
TarihKırgızistan-Türkiye Manas ÜniversitesiTarih Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAYRAT BELEK
- Simulating and modeling the strengthen behavior of reinforced concrete T- section beam
Başlık çevirisi yok
KADHIM ALTAMEEMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
İnşaat MühendisliğiAltınbaş Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCER ÇELİK
- Thermal buckling analysis of variable angle tow plates
Değişken açılı kompozit plakların termal burkulma analizi
FATİH BARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
- Innovative approaches for mechanical characterization and failure analysis in complex and functional composite structures: A fusion of SHM, NDT, and FEA techniques
Kompleks ve fonksı̇yonel kompozı̇t yapılarda mekanı̇k karakterı̇zasyon ve hasar analı̇zı̇ ı̇çı̇n yenı̇lı̇kçı̇ yaklaşımlar: SHM, NDT ve FEA teknı̇klerı̇nı̇n bı̇rleşı̇mı̇
ABDULRAHMAN SAEED ABDULQADER AL-NADHARI
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Bir otobüs gövdesinin yapısal açıdan değerlendirilmesi
Structural evaluation of bus body structure
SÜHEYLA KABASAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU