Cıvata bağlantılı tabakalı kompozit levhalarda hasar analizi
Failure analysis of bolted laminated composite plates
Yazar: TOLGA DURSUN
Danışman: PROF.DR. MAHMUT ÖZBAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Cıvata bağlantılı tabakalı kompozit levhaların çekme kuvveti altındaki davranışlarınıincelemek, meydana gelen hasar biçimlerini belirleyebilmek ve maksimum yük taşımakapasitelerini doğru şekilde hesaplayabilmek amacıyla üç boyutlu hasar ilerlememodellemesi yapabilen bir program geliştirilmiştir. Geliştirilen bu program, genelamaçlı sonlu eleman analiz programı olan ANSYS ile birlikte çalıştırılmış, gerilme vehasar analizleri yapılmıştır. Hasar ilerleme modelinde Hashin hasar kriterlerikullanılmış ve kompozit levhadaki hasar göre malzeme özelliklerişeklinezayıflatılmıştır. Çekme hasarı, kayma hasarı ve ezilme hasarı değerlendirilmiştir.Geliştirilen hasar ilerleme modeli, literatürde yer alan deneysel çalışmalar ilekarşılaştırılmış ve %2 oranlarında farklılık elde edilmiştir.Sonlu eleman analizlerinde cıvata, kompozit levha ve metal levhalar üç boyutlu veelastik olarak modellenmiş, cisimler arasında temas tanımlanarak gerilme analizlerigerçekleştirilmiştir.Çalışmanın ikinci kısmında ise, tabaka takviye açılarının, levha geometrisinin ve cıvataön gerilmesinin, cıvata bağlantılı kompozit yapılarda mukavemete olan etkisiaraştırılmış ve hasar şekilleri incelenmiştir. Cıvata delik merkezi ile levha kenarıarasındaki uzaklığın, delik çapına oranı 1'den 4'e ve levha genişliğinin delik çapınaoranı 2'den 4'e kadar değiştirilmiş, cıvata ön gerilmesi de 0'dan 5 Nm'ye kadardeğiştirilerek gerilme ve hasar analizleri uygulanmıştır. Analizlerde [0]8, [(02/902)]s ve[0/Â±45/90]s konfigürasyonları incelenmiş ve maksimum yük taşıma kapasitelerihesaplanmıştır.

Abstract:
A three dimensional progressive damage modelling program has been developed toinvestigate the behavior of bolted laminated composite plates, to determine the failuremodes and maximum load carrying capacities under tensile loading. Both stress andfailure analyses have been performed using this program in conjunction with a generalfinite element code, ANSYS. In the progressive damage model, Hashin failure criteriahave been applied and according to the damage type, material properties of compositeplate have been degraded. Net-tension, shear and bearing failure modes have beenconsidered. The progressive damage model has been compared with the experimentalstudies available in literature and approximately 2% difference has been obtained.In finite element analyses, bolt, composite plate and metallic plates have been modeledin three dimension. Additionally, a contact model between the bodies has been usedduring the analyses.In the second part of the study, the effects of laminate ply angle, plate geometry and boltpre-tension on the strength of bolted composite plates have been investigated and failuremodes have been examined. The ratio of the edge distance to hole diameter and platewidth to hole diameter have been changed from 1 to 4 and 2 to 4, respectively. Also, boltpre-tension has been changed from 0 to 5 Nm and analyses have been appliedaccordingly. [0]8, [(02/902)]s and [0/Â±45/90]s configurations have been analyzed andmaximum load carrying capacities have been determined.