Sönümlü takviye ile güçlendirilmiş katmanlı kompozit bir plağın anlık basınç yükü altındaki dinamik davranışı
Dynamic response of a laminated composite plate with viscoelastic stiffeners under blast load
Yazar: OYA ACAR EZER
Danışman: PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering
Dizin: Kompozit levhalar = Composite plates ; Sönümlü yapılar = Damped structures

Özet:
Bu çalışmada, sönümlü takviye elemanlarının, kompozit bir plağın anlık basınç yükü altındaki dinamik davranışına etkisi deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Plak üzerinde takviye elemanlarının sayıları ve konumları değiştirilerek, farklı takviye dizilimlerinde plağın dinamik davranışı izlenmiştir.Çalışma kapsamında, öncelikle biri takviyesiz, diğeri tek takviyeli olmak üzere iki adet plak üretilmiş, takviyesiz plak statik ve modal olarak test edilmiştir. Anlık basınç yükü deneylerinde ise takviyesiz ve tek takviyeli plak ayrı ayrı incelenmiştir. Deneylerde anlık basınç yükü silindirik bir şok tüpü kullanılarak elde edilmiştir. Tüm kenarlarından tutturulmuş bir plak silindirik şok tüpünün karşısına sabitlenmiş, tüp içindeki basıncın artması sonucu tüpün ucunda bulunan membranın yırtılması ve yüksek basınçlı havanın sönümlü takviyeli, kompozit plağa çarpması sağlanmıştır. Plağın gerekli yerlerinde konumlandırılmış olan gerinim ölçerler ve basınç sensörlerinden plak üzerindeki basınç dağılımı ve gerinim değerleri elde edilmiştir. Takviyeli kompozit plak ANSYS sonlu elemanlar yazılımı ile de modellenmiştir. Deneyden elde edilen basınç verileri kullanılarak, sonlu eleman analizinde plak üzerine gelecek yükleri tanımlayacak bir basınç fonksiyonu oluşturulmuştur. Farklı sayıda ve konumda takviye elemanı bulunan kompozit plaklar, üzerlerine anlık basınç yükü uygulanarak analiz edilmiştir. Sonlu eleman analizlerinden, gerinim-zaman grafikleri ve yer değiştirmeler elde edilmiştir. Deneysel sonuçlar ANSYS yazılımı ile karşılaştırılmış, sönümlü takviye elemanının sistemin dinamik davranışına olan etkisi incelenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of viscoelastic stiffeners on dynamic response of composite plates subjected to blast loading are investigated both experimentally and numerically. The dynamic behaviors of composite plates with different stiffener configurations are analyzed under blast load .For the experimental investigation, primarly two types of plates, which are one unstiffened and other one singly stiffened, was manufactured. The unstiffened plate was subjected to static and modal tests. On blast load experiments, two types of plates were studied separately. Blast loading is generated by using a cylindrical shock tube. A stiffened composite plate is placed in front of the shock tube with clamped edges. The increase of air pressure in the shock tube results in tearing of the membrane at the end of shock tube, and pressurized air is impinged on the stiffened laminated composite plate. Strain gauges and pressure sensors are used to acquire strain and pressure data at different points on the stiffened laminated composite plates. The stiffened composite plate is modeled using ANSYS finite element software to simulate the dynamic behavior numerically. A pressure function is defined as an approximation to experimental pressure distribution. The composite plates with different stiffener configurations under blast load are analyzed. Strain-time histories and displacements are obtained as a result of numerical investigation. Experimental results are compared with numerical results and effect of stiffeners with viscoelastic layer on damping characteristics of the system is discussed.