Anlık basınç yükü altındaki silindirik kompozit levhanın dinamik davranışının genelleştirilmiş diferansiyel kuadratür yöntemiyle incelenmesi
Investigation of dynamic behavior of cylindrical composite shell subjected to blast load by generalized differential quadrature method
Yazar: VLADISLAV RAYEVSKIY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR DEMİR ; DR. MUSTAFA TAŞKIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Diferensiyel quadrature yöntemi = Differential quadrature method ; Dinamik analiz = Dynamic analysis ; Kompozit levhalar = Composite plates ; Patlama = Explosion

Özet:
Patlamalar sonucunda yapılar üzerinde oluşan anlık basınç yüklerinin ve etkilerinin incelenmesi, mühendislik hesaplarında büyük önem taşıyan bir konudur. Patlama basınç yüküne maruz kalan yapılarda ön görülmesi zor dinamik tepkiler meydana gelebilir. Patlamalar sonucunda yapılarda oluşabilecek hasarları engellemek için tasarım aşamasında malzeme seçimi ve yapının dinamik yükler altında tepkilerinin incelenmesi önem arz etmektedir.
Gemilerde ve uçaklarda eğrisel yüzeylerin kullanıldığı göz önünde bulundurarak, patlamanın eğrisel yüzeyler üzerindeki yıkıcı etkilerinin incelenmesi son derece önemlidir. Bu çalışmada, anlık basınç yükü altındaki kompozit levhaların dinamik tepkisi genelleştirilmiş diferansiyel kuadratür metodu (GDKM) ile incelenmiştir. Hava patlaması basınç yükü literatürde mevcut olan Friedlander fonksiyonu ile tanımlanmıştır.
Tüm kenarları ankastre mesnetli kompozit levhanın hareket denklemi Hamilton prensibi kullanılarak elde edilmiş ve zamana bağlı diferansiyel denklemler Newmark-Beta metodu ile çözülmüştür. Geliştirilen bir kod yardımıyla, GDKM kullanılarak bu denklemler çözülmüş olup levhanın orta noktasının yer değiştirmesi incelenmiştir. Sonuçlar, halihazırda literatürde var olan bir çalışmanın sonuçları ve sonlu elemanlar paket programı analiz sonuçları ile doğrulanmıştır. Sonrasında silindirik kompozit levhanın çeşitli geometrik özelliklerinin değişimi levha orta nokta yer değiştirmesine etkisi parametrik olarak incelenmiştir.
Bu tez çalışmasında, değişen parametrelere karşılık patlama yükü altındaki silindirik kompozit levhanın dinamik davranışı detaylı olarak incelenmiştir. Levha kalınlığı, eğrilik açısı ve elyaf oryantasyonu gibi çeşitli geometrik özelliklere sahip silindirik kompozit levhanın deformasyonu incelenmiştir. Elyaf oryantasyon açısının, eğrilik açısının ve levha kalınlığının değişiminin levha orta noktasının deformasyonuna ve rijitliğe etkisi olduğu görülmüştür.

Abstract:
Investigation of the blast effects on structures is an important subject in engineering calculations. Blast, turbulence, and shock waves which occur near structures such as aircraft, vessels, and offshore platforms create blast load forces on these structures. Dynamic behavior, which is difficult to foresee, may occur on structures under blast load. To avoid damage which may occur on structures because of explosions, it is important to choose materials and examine the response of the structure under dynamic loads at the first design stage.
Considering the use of curved surfaces on vessels and aircrafts, mainly important to examine the destructive effects of explosions on curved surfaces. This study presents an investigation of dynamic behavior of composite shells subjected to blast load by the generalized differential quadrature method (GDQM).
Air blast pressure load is defined by the Friedlander function, which is available in literature.
The equation of motion of the composite shell with fixed support was obtained by using the Hamilton principle and differential equations solved by the Newmark-Beta method. With the developed code, these equations are solved by using the GDQM, and the displacement of the composite shell midpoint was examined. The results are compared with existing results which are available in the literature and with the finite element package program analysis. Afterward, the deformation of the shell midpoint subjected to the effect of the change of various geometric properties was parametrically investigated.
In this thesis, the dynamic behavior of the cylindrical composite shell subjected to blast load in response to variable parameters was examined in detail. Deformation of the cylindrical composite shells with various geometric properties such as plate thickness, curvature, and fiber orientation were investigated. It was observed that the change of fiber orientation angle, curvature angle, and plate thickness had an effect on the stiffness of the shell, which affects the deformation.