Anizogrid ağlı yapıların optimizasyonu
Optimization of anisogrid lattice structures
Yazar: REZA MOHAMMADZADEH GHESHLAGHI
Danışman: PROF. DR. HAMİT AKBULUT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, anizogrid ağlı yapıların optimizasyonu hedeflenmiştir. Hafif yapılar, havacılık, otomotiv, gemi yapımı, askeri sanayi gibi teknolojik uygulamalarda çok önemli hale gelmiştir. Anizogrid ağlı yapı terimi, anisotropik kafes yapılar anlamına gelir. Bu çalışmada temel olarak iki farklı anizogrid ağlı yapı incelenmiştir: Birincisi muntazam desenli mozaiklenmiş anizogrid ağlı yapılar; İkincisi gayrimuntazam desenli mozaiklenmiş anizogrid ağlı yapılar.
Yöntem: Anisogrid ağlı yapıların optimizasyonu üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada Klasik Laminasyon Teorisi'ne dayanarak anisogrid yapıların global burkulma davranışları incelenmiştir. İkinci aşamada bu yapılar numerik analizlerle incelenmiş ve genetik algoritma yöntemi ile optimizasyonu yapılmıştır. Son aşamada ise optimize edilen yapı üretilmiş, testlere tabi tutulmuş ve elde edilen veriler önceki aşamalarda elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Optimizasyon analizinden elde edilen yapıyı test etmek amacıyla 4 serbestlik derecesine sahip elyaf sarma cihazı tasarlanıp imal edilmiştir. Bununla beraber optimize edilmiş Voronax mozaiklemeli yapının iki numunesi fiber sarma yöntemi ile imal edilip basma testine tabi tutulmuştur.
Bulgular: Yatay ve dikey altıgen, dikdörtgen, üçgen, yıldız, elmas ve karışık üçgenden muntazam mozaiklemeli silindirik yapıların kritik burkulma yükleri ANSYS analiz programı ile elde edilmiştir. Gayrimuntazam basitleştirilmiş karışık üçgen ve yıldız desenli anizogrid yapıların optimizasyon öncesi ve sonrası kritik burkulma yükleri ve performansları karşılaştırılmıştır. Voronax desenli anizogrid yapının optimizasyonu gerçekleşmiş ve test numunelerinin basma test sonucu burkulma yükleri elde edilmiştir.  
Sonuç: Optimize edilmiş gayrimuntazam desenli yapılardaki performans değerlerinin muntazam yapılardakinden daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Voronax desenli anizogrid yapıların optimizasyonu mümkün olmuştur. Numerik analiz sonuçları ve basma test sonuçlarının birbirileriyle uyumlu olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Anizogrid Ağlı Yapılar, optimizasyon, Kompozit, Algoritmik Modelleme, Genetik Algoritma

Abstract:
Purpose: In this study, optimization of anisogrid lattice structures is aimed. Lightweight structures have become very important in technological applications such as aviation, automotive, shipbuilding, and military industry. The term anisogrid lattice structure refers to anisotropic lattice structures. In this study, two different types of anisogrid lattice structures are investigated. The first case is uniform tessellated anisogrid structures. The second case is anisogrid lattice structures with irregular patterns.
Method: Optimization of anisogrid lattice structures consists of three stages. In the first step, the global buckling behaviour of anisogrid structures has been investigated based on the Classical Lamination Theory. In the second step, these structures have been examined by numerical analysis, and optimization has been made with the genetic algorithm method. In the last step, the optimized structure has been produced, subjected to tests, and the data obtained have been compared with the previous steps' results. Four degrees of freedom filament winding device has been designed and built to produce test specimens obtained during the optimization procedure. Also, two samples of the optimized Voronax tessellated structure have been made and subjected to compression tests.
Findings: The critical buckling loads of horizontal and vertical hexagon, rectangle, triangle, star, diamond, and mixed triangle cylindrical structures with regular tessellation have been obtained using the ANSYS analysis program. Critical buckling loads and performances of the irregular tessellated simplified mixed triangle and star anisogrid structures before and after optimization have been compared. Optimization of the Voronax patterned anisogrid structure has been realized, and the test samples' buckling loads have been obtained
Results: It has been determined that the optimized, irregularly tessellated structures' performance is higher than the regular structures. Optimization of Voronax anisogrid structures has been done. The results of numerical analysis and compression tests have been compared, and according to the results, numerical and experimental results provide a fair agreement.

Keywords:  Anisogrid Lattice Structures, Optimization, Composite, Algorithmic Modelling, Genetic Algorithm