Süreksiz sınır şartları etkisindeki katmanlı kompozit kabukların yüksek mertebeli kayma deformasyon teorisi ile analizi

Abstract

Modern kompozitler, yüksek performanslı yapıların tasarımında bir devrim yaratmışlardır. Yüksek dayanımları, çevresel şartlara karşı üstün performansları, ihtiyaca yönelik tasarlanabilmeleri gibi özellikleri, alışılagelmiş malzemelere karşı sağladıkları avantajları, havacılık, denizcilik, uzay, otomotiv, kimya endüstrileri ve sağlık ve spor gereçleri ile ilgili uygulamalarda onları oldukça çekici kılmaktadır. Özellikle askeri gemilerde günümüzde yapılan bazı uygulamalar, kompozit yapıların bakım ve yakıt harcamalarını azaltarak, operasyon performanslarını artırmak amacıyla kullanıldıklarını göstermektedir.Lamine kompozitler, iki ve daha fazla malzeme tabakasının yeni bir malzeme oluşturmak amacıyla birleştirilmesi ile elde edilirler. Laminenin özellikleri talep edilen uygulamaya yönelik olarak tasarlanabilmektedir. Ancak, eğilme çekme deformasyonlarının birleşimi, laminasyon asimetrisi, katmanlar arasındaki özellik farklılıkları gibi nedenlerle ortaya çıkan lamineler arası veya enine kayma gerilmeleri nedeniyle kompozit laminelerin analizlerinde bir takım ilave güçlükler bulunmaktadır. Tanımlanmış sınır şartlarının çözüm metoduna dahil edilmesi de ayrı problemlere neden olmaktadır. Bununla beraber, tüm avantajları ve tasarım gereksinimleri kompozit lamineler ile oluşturulmuş yapıların davranışlarının derinlemesine incelenmesine neden olmuştur.Bu çalışmada, çapraz dizilime sahip plak ve kabukların, süreksiz sınır şartları etkisindeki statik analizi için yüksek mertebeli deformasyon teorisine dayanan yeni bir analitik çözüm sunulmuştur. Kenarlarda tanımlanmış olan basit mesnetlerin neden olduğu süreksizliklerin etkisindeki yüksek mertebeli kısmi diferansiyel denklemlerden oluşan lineer denklem sistemi çiftli Fourier serileri kullanılarak çözülmüştür. Elde edilen sonuçlar, çözülmemiş sınır koşulları için veri sağlayacaktır. Ayrıca erken tasarım aşamasında ve sonlu elemanlar / sınır elemanlar gibi sayısal sonuçların doğrulanması için kriter karşılaştırma sağlamaktadır. Analitik sonuçlar düzgün yayılı yük altında ticari bir sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak elde edilen sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçların, sonlu elemanlar metodu ile elde edilen sonuçlar ile yakın değerlerde olduğu belirlenmiştir. Çalışmada sunulan sonuçlar laminasyon, malzeme özelliği, kalınlık etkilerinin yanı sıra bunların etkileşimlerini içermektedir.