Sandviç yapılarda gömülü bağlantı elemanlarının dayanımının deneysel ve sonlu elemanlar analizi ile incelenmesi
Investigation on strength of insert in sandwich structures with experimental and finite element analysis
Yazar: MUHAMMET MUSTAFA ABAY
Danışman: DOÇ. DR. ELMAS SALAMCİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sandviç yapılar sahip oldukları üstün özelliklerden dolayı havacılık ve uzay sektöründe oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Sandviç yapılarda özellikle yüksek yük akışı olan bağlantı bölgelerinde en çok tercih edilen çözümlerden biri gömülü bağlantı elemanlarıdır. Gömülü bağlantı elemanları sistemi üretim şekli, boyu, dolgu malzeme şekli gibi birçok özelliğe göre sınıflandırılabilmektedir. Sandviç yapıların yaygınlaşmasından itibaren gömülü bağlantı elemanları üzerine çalışmalar yapılmış ve dayanımı tespit edilmeye çalışılmıştır. Analitik yöntemlerin hassas olmaması ve testlerin maliyetli uygulamalar olmasından dolayı sonlu elemanlar metodu kullanılarak gömülü bağlantı elemanı sisteminin dayanımını bulmak cazip bir konsept haline gelmiştir. Literatürdeki gömülü bağlantı elemanı sistemi sonlu elemanlar modelleri genellikle sadece modellenen sistemin testleri sonucunda elde edilen veriler ile hazırlanmaktadır. Bu çalışmada düzlem dışı testlerle elde edilerek oluşturulan gömülü bağlantı elemanı modelinin başka gömülü bağlantı elemanı sistemlerinin dayanımlarını ne ölçüde bulabildiği araştırılmıştır. Diğer bir deyişle geometrik parametrelerin gömülü bağlantı elemanı sistemi sonlu elemanlar modeli doğruluğu üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Doğrulama çalışması yapılan ve sonlu elemanlar modeli oluşturulan model ile gömülü bağlantı elemanı çapı, sandviç panel bal peteği yüksekliği, yüzey tabaka kalınlığı, gömülü bağlantı elemanı tipi ve son olarak yükleme yönü değiştirilerek bu durumlardaki testler ile kıyaslanmıştır. Sonuç olarak çap, yüzey tabaka ve gömülü bağlantı elemanı tipi değişkenlerine sahip modellerin analizler ile elde edilen kritik kuvvet değerlerinin testlerde elde edilenlerle oldukça yakın olduğu gözlemlenmiştir (sırasıyla %1, %5, %4). Çekirdek yüksekliğinin arttırıldığı modelde ise %11 gibi bir fark gözlemlenmiştir. Düzlem içi çekme testler için hazırlanan modelin değerleri tutarsız gözükmese de kuvvet/uzama eğrisi beklenilen görüntüyü vermemiştir. Dolayısıyla tutarlı bir sonuç olarak değerlendirilmemiştir. 

Anahtar Kelimeler: Sandviç yapılar, lineer olmayan analiz, sonlu eleman metodu, sandviç yapılarda gömülü bağlantı elemanı

Abstract:
Sandwich structures are widely used in the aerospace industry due to their superior properties. Inserts are one of the most preferred solutions in sandwich structures, especially in connection areas with high load flow. Insert systems can be classified according to many features such as production type, length, potting size. Since the spread of sandwich structures, studies have been carried out on inserts and their strength has been tried to be determined. Finding the strength of insert systems using the finite element method has become an attractive concept because the analytical methods are not sensitive and the tests are costly applications. Insert system finite element models in the literature are generally generated with the data obtained as a result of the tests of the modeled system. In this study, it was investigated to what extent the insert model, which was obtained by out-of-plane tests, could find the strength of insert systems. In other words, the effects of geometric parameters on the accuracy of the insert system finite element model were observed. With the model which the correlation study was carried out, the finite element models were created changing insert diameter, sandwich panel honeycomb height, skin thickness, insert type and finally the loading direction and compared with the tests in these cases. As a result, it was observed that the critical force values obtained by the analyses of the models with the variables of diameter, surface layer and embedded fastener type were quite close to those obtained in the tests (1%, 5%, 4%, respectively). A difference of 11% was observed in the model in which the core height was increased. Although the values of the model prepared for in-plane tensile tests do not seem inconsistent, the force/elongation curve did not give the expected image. Therefore, it was not considered as a consistent result. 


Key Words : Sandwich structures, non lineer analysis, finite element method, insert in sandwich structures