Düzlem içi bası yüklemelerine maruz sandviç yapılı kompozit panellerin burkulma dayanımlarının en  iyilemesi
Maximization of buckling strength of sandwich- structured composite panels subjected to in-plane  compression loadings
Yazar: MUSTAFA BAHRİ OKTAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAMZA ARDA DEVECİ
Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Sandviç yapılı kompozitler genel olarak birçok endüstriyel ve yapısal uygulamada kullanılan
çok yönlü ve geliştirilebilir malzemelerdir. Birçok alanda kullanılmasının sebepleri arasında
düşük ağırlık, yüksek mukavemet, iyi termal ve akustik yalıtım, yüksek rijitlik, tasarım
esnekliği ve korozyon direnci gibi üstün özellikleri gelmektedir. Bu tezde çeşitli geometrik ve
düzlem içi yükleme senaryoları için maksimum burkulma mukavemetine sahip sandviç yapılı
kompozitler elde etmek hedeflenmiştir. Tezde iki ayrı çalışma bulunmaktadır. Bu hedef
doğrultusunda ilk çalışma için literatürden yüzey tabakası olarak grafit/epoksi yüzlü ve
alüminyum petek çekirdekli sandviç yapılı kompozit seçilmiştir. Sonrasında optimizasyon
prosedüründe kullanılacak program kodları literatürde daha önce çözülmüş burkulma
problemleri ile doğrulanmıştır. Bu çalışmada referans çalışmaya çok yakın kritik burkulma
yükü değerleri elde edilebilmiştir. Daha sonra, sandviç yapılı kompozitlerin daha fazla
burkulma mukavemetinin mümkün olup olmadığını araştırmak için kod doğrulamasında
dikkate alınan problemler kullanılarak bir ön optimizasyon çalışması yapılmıştır. Bu çalışma
sonucunda sandviç panellerde kompozit yüzeylerin optimum fiber yönelimleri ile daha büyük
kritik burkulma yüklerinin simetrik sınır şartı altında MATLAB programı içerisinde
kullanılan genetik algoritma (GA) ile elde edilebileceği görülmüştür. Tezin ikinci
çalışmasında literatürden aynı malzemeler dikkate alınarak oluşturulan sandviç yapılı
kompozit panellerin kritik burkulma yükleri maksimize edilmiştir. Sandviç panellerin
grafit/epoksi yüzlerinde geleneksel −45°, 0°, 45°, 90° fiber açıları kullanılarak optimum fiber
açı dizilimli tasarımları için, çeşitli plaka en-boy oranları ve düzlem içi yükleme oranları için
iki tip çekirdek ve yükleme dikkate alınarak Tsai-Wu hasar kriteri altında optimizasyon
çalışmaları yapılmıştır. Belirlenen problemler MATLAB programı ile oluşturulan GA/SQPA
hibrit algoritması kullanılarak çözülmüştür. Sonuçlar, dikkate alınan çoğu plaka en-boy (a/b)
ve yükleme oranları (Ny/Nx) için belirlenen Nx = 100 N/mm ve 200 N/mm yükleri altında her
iki çekirdek tipinde de burkulmaya dayanımı maksimum ve ilk tabaka hasarına uğramamış
optimum tasarımlar elde edildiğini göstermektedir.

Abstract:
Sandwich composites are versatile and developable materials that are generally used in many
industrial and structural applications. Among the reasons for its use in many areas are its
superior properties such as low weight, high strength, good thermal and acoustic insulation,
high rigidity, design flexibility and corrosion resistance. In this thesis, it is aimed to obtain

sandwich structured composites with maximum buckling strength for various geometric and in-
plane loading scenarios. There are two separate studies in the thesis. In line with this goal,

sandwich structure composite with graphite/epoxy faces and aluminum honeycomb core was
selected from the literature for the first study. Afterwards, the program codes to be used in the
optimization procedure were verified with the buckling problems previously solved in the
literature. In this study, critical buckling load values very close to those in the reference study
were obtained. Then, a pre-optimization study was carried out using the problems considered in
code validation to investigate whether greater buckling strength of sandwich-structured
composites is possible. As a result of this study, it has been seen that larger critical buckling
loads in sandwich panels can be obtained by the optimum fiber orientations of the composite
laminate faces under the symmetrical boundary condition using genetic algorithm (GA) in the
MATLAB program. In the second study of the thesis, the critical buckling loads of sandwich
composite panels considering the same materials from the literature were maximized.
Optimization studies were carried out under the Tsai-Wu failure criterion by considering two
types of cores and loading for various plate aspect ratios and in-plane loading ratios for
optimum fiber orientation designs using conventional −45°, 0°, 45°, 90° fiber angles on the
graphite/epoxy faces of sandwich panels. The specified problems were solved using GA/SQPA
hybrid algorithm constituted with the MATLAB program. The results show that optimum
designs are obtained having maximum buckling strength and not having the first ply failure
under Nx = 100 N/mm and 200 N/mm loads for the most of the considered plate aspect ratios
(a/b) and loading ratios (Ny/Nx) in both core types.