Kompozit yapıların statik ve dinamik analiz yardımıyla tasarımı

Abstract

Malzeme ve üretim teknolojisindeki hızlı gelişmelerle birlikte, yüksek özgül dayanım, yüksek özgül katılık, çevresel etkilere direnç, bileşenlerinin ayarlanarak üretimde istenilen geometrik ve yapısal özelliklerde tasarım seçeneği sunması gibi üstün özellikleri nedeniyle, kompozitler artan bir ivmeyle gemi yapım malzemesi olarak kullanılmaktadır.Kompozitlerin gemi yapım malzemesi olarak kullanımının diğer önemli nedeni, geminin farklı bölgeleri için istenilen mekanik özelliklerin, tabakaların (laminant) geometrisinin önceden belirlenerek elde edilebilmesidir. Destek elemanların farklı kullanımı, oluşacak sınır koşulları gibi çok sayıda parametreye bağlı yapısal tasarımda tabakaların dizilim geometrisi için sonsuz sayıda seçenek bulunmaktadır. Seçilen farklı yapıda plak tipi için testler yapılıp en uygun yapının araştırılması, üretim aşamasında zaman, emek ve maliyet kayıplarını getirmektedir.Bu çalışmada düzgün yayılı yanal yük etkisindeki simetrik katmanlı dikdörtgen ince kompozit plakların statik eğilme ve serbest titreşim problemleri ankastre mesnet ve basit mesnet sınır koşulları için incelenmiştir. Farklı tabaka açısı dizilimi ve kenar oranına sahip simetrik katmanlı kompozit plakların maksimum çökme değeri ve doğal frekans değeri, Klasik Laminasyon Teorisi'nin (KLT) yönetici diferansiyel denklemlerine göre, Ağırlıklı Artıklar Yöntemleri'nden, Galerkin ve En Küçük Kareler Yöntemleri'yle MATLAB yazılmında hazırlanan programla parametrik olarak hesaplanmıştır. Bulunan sonuçlar, Sonlu Elemanlar Yöntemi'yle (SEY) çözümleme yapan ANSYS paket yazılımı sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Güçlü bir Ağırlıklı Artıklar Yöntemi olarak bilinen Galerkin Yöntemi'nin SEY (ANSYS) ile yakın sonuçları çok daha hızlı biçimde verdiği belirlenmiştir. Tabaka açısının değişimiyle maksimum çökme ve doğal frekans değerlerinin kenar oranlarına da bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Plak kısa kenarının farklı eksende seçilmesi durumunda aynı tabaka açısı dizilimindeki plağın farklı sonuçlar verdiği görülmüştür. Bu çalışmadaki gibi Galerkin Yöntemi kullanımıyla gerçekleştirilecek parametrik analizlerin kompozit gemilerin tasarımına uygulanabileceği öngörülmüştür.