Ters titreşim problemi yöntemi ile tabakalı kompozit plakların fiziksel özelliklerinin tahmin edilmesi
Estimation of physical properties of layered composites via the method of inverse vibration problem
Yazar: MURAT BALCI
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER GÜNDOĞDU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Kompozit malzemelerin mühendislik malzemesi olarak kullanımı son yıllarda hızlı bir şekilde artmıştır. En kritik mühendislik tasarımlarında dayanımı, hafifliği, korozyon direnci, aşınma direnci v.b. gibi üstün özellikleri sebebiyle diğer mühendislik malzemelerinin yerini almışlardır. Kompozit malzemelerinin yapısal olarak tasarlanabilmesi ve analizlerinin yapılabilmesi için fiziksel özelliklerinin bilinmesine ihtiyaç vardır.Bu çalışmada ters titreşim problemi yöntemi ile fiziksel özellikleri bulabilmek amacıyla simetrik, ortotropik tabakalı kompozit plak kullanılmıştır. Tabakalı kompozit plak, Kirchhoff plak teorisinin tabakalı plaklar için genişletilmiş hali olan klasik tabakalı plak teorisine göre düzlem gerilme durumu için modellenmiştir. Tabakalı kompozit plağın tabakaları açıları ile dizildiği varsayılmış ve dört kenarından ankastre mesnetlenmiş olarak düşünülmüştür.Bu çalışmada ters titreşim problemi yöntemi için tabakalı kompozit plağın titreşim özelliklerinden faydalanılmıştır. Tabakalı kompozit plağın titreşim özelliklerini elde edebilmek amacıyla deneysel çalışma imkanına sahip olunmadığından titreşim özellikleri ANSYS programı ile simülasyonu yapılarak elde edilmiştir. Tabakalı kompozit plağın bünye denklemleri ve sonlu eleman modeli MATLAB ortamında modellenmiştir. Ters problem yöntemi çözümü için MATLAB Genetik Algoritma Aracı kullanılmıştır.Yapılan çalışma sonucunda plak teorisi kabulleri doğrultusunda plak kalınlığı inceldikçe sonuçların gerçek değere %0.61 gibi bir hata oranı ile yakınsadığı görülmüştür.

Abstract:
Use of composites as engineering materials has increased tremendously in recent years. Because of their strength, lightweightness, resistance to corrosion and wear, and similar superior properties, they took the place of other engineering materials. For this reason, physical properties of composite materials need to be known in order to be analyzed and designed structurally.In this study, a symmetrically orthotropic layered composite was used for finding the physical properties via the inverse vibration problem method. Layered composite plate was modeled for plain stress case using the classical composite plate theory, which is an extention of Kirchhoff plate theory for the layered plates. Layers of this layered composite plate were assumed to be oriented at angle and fixed rigidly from four edges.In this study, vibration properties of composite plate were utilized for the inverse problem method. Vibration properties of the layered composite plate were obtained from simulations in ANSYS program since it was not possible to obtain them experimentally in time and facility wise. Constitutive equations and finite element model of the layered composite plate were written in MATLAB. Also MATLAB Genetic Algorithm Toolbox was used for the solution of inverse vibration problem.It is observed in this study that the plate theory suppositions approximated the real results with a rate of %0.61 error as the thickness of the plate got thinner.