Kompozit yapıların mekanik davranışlarının denizel çevresel etkiler altında modellenmesi
Modelling of mechanic behaviors of composite structures subjected to marine environment
Yazar: MUSTAFA BİÇER
Danışman: DOÇ. DR. ERKİN ALTUNSARAY
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering
Dizin: Sayısal analiz = Numerical analysis

Özet:
Dünya deniz taşımacılığının neredeyse %90'ı gemilerle yapılmaktayken gemi kaynaklı emisyonların azaltılmasının gerekliliği hafif deniz yapılarını özellikle de kompozit tekneleri, geleneksel çelik, alüminyum ve ahşap teknelere alternatif olarak ön plana çıkarmıştır. Kompozit tekneler zorlu deniz ortamında statik ve dinamik yükler etkisinde işletilirken sıcaklık değişimi ve korozyon gibi denizel çevresel etkilere de maruz kalmaktadır. İşletme koşullarında dövünme, başka teknelerle çarpışma, hafif hızla limana çarpma, karaya oturma, güverteye yük düşmesi gibi senaryolar da gerçekleşebilmektedir. Kompozit teknelerden tüm bu koşullarda beklenilen yapısal bütünlüğünü koruyup görevini sürdürebilmesidir.
Bu tez çalışmasında vakum infüzyon yöntemiyle üretilen 6 farklı dizilimdeki yarı-izotropik, çapraz-katmanlı ve açılı-katmanlı karbon fiber takviyeli epoksi matrisli kompozit plağın; atmosferik koşullarda ve 2, 4 ve 6 haftalık hızlı yaşlandırma etkisine maruz bırakılmış durumlarda mekanik testleri yapılmıştır. Ardından aynı koşullarda ağırlık düşürme testleriyle düşük hızlı darbe etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar ANSYS LS-Dyna yazılımında modellenip simülasyonlar yardımıyla incelenmiş, yakın sonuçlar elde edilmiştir. Sayısal analizlerle farklı malzeme konfigürasyonlarından oluşan kompozit yapılar modellenip kompozit tekne tasarımcıları için öneriler sunulmuştur.

Abstract:
While almost 90% of the world's maritime transport is carried out by ships, the necessity of reducing ship-borne emissions has highlighted light marine structures, especially composite boats, as an alternative to conventional steel, aluminum and wooden boats. While composite boats are operated under the static and dynamic loads in a harsh marine environment, they are also exposed to marine environmental effects such as temperature changes and corrosion. Scenarios such as slamming, colliding with other boats, hitting the harbor at light speed, grounding, and a load falling on the deck may also occur in operation. Under all these conditions composite boats are expected to maintain their structural integrity and continue their duty.
In this thesis, 6 different sequences of quasi-isotropic, cross-ply and angle-ply carbon fiber reinforced epoxy matrix composite plates which are produced by vacuum infusion method were mechanically tested out under atmospheric conditions and in the conditions exposed to accelerated aging for 2, 4 and 6 weeks. Then, the effects of low velocity impact were investigated by weight drop tests under the same conditions. Experimental studies were modeled by ANSYS LS-Dyna software and analyzed with the help of simulations, and close results were obtained. Composite structures consisting of different material configurations were also modeled and suggestions were presented for composite boat designers.