Güçlendirilmiş termoplastik kompozit panellerin yapısal tasarımı ve analizi
Structural design and analysis of stiffened thermoplastic composite panels
Yazar: ÖMER ŞİŞKOLAR
Danışman: PROF. DR. MESUT UYANER
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Günümüzde havacılıkta malzeme teknolojisi çok hızlı gelişmektedir. Sürekli olarak gelişen malzeme değerleri hava araçlarındaki performansı olumlu etkilemektedir. Bu bağlamda ön plana çıkan fiber takviyeli kompozit malzemeler oldukça hızlı gelişmektedir. Örnek olarak, fiber takviyeli termoset reçineler olduğu gibi parçacık takviyeli seramik matrisli kompozitlerde mevcuttur. Bu tez çalışmasında ise karbon fiber takviyeli polieter keton keton matrisli termoplastik reçineye sahip kompozit güçlendirilmiş panelin yapısal analiz ve tasarımı yapılmıştır. Bu termoplastik kompozit güçlendirilmiş panelin analizi Hypermesh analiz paket programı ile gerçekleştirilmiştir. Farklı güçlendirici sayıları, farklı panel ve güçlendirici kalınlıklarına sahip paneller ilk burkulma hata kriteri açısından incelenmiştir. Sonuç olarak metal malzemeli güçlendirici panellere göre çok daha iyi mukavemet değeri elde eden fiber takviyeli termoplastik reçineli kompozit malzemesi analiz sonuçlarıyla gösterilmiştir. Bu bağlamda ister aynı ağırlığa sahip daha fazla mukavemet elde edilen fiber takviyeli termoplastik malzeme ile isterse de daha az ağırlıkta aynı mukavemet değerinin sağlandığı gösterilmiştir. Oransal olarak incelendiğinde aynı ilk burkulma değerlerinde ağırlıkta ortalama %30 ile %40 arasında iyileşme sağlanırken bu durum aynı ağırlıktaki panellerin ilk burkulma yüklerinde %210 ile %250 arasında ilk burkulma dayanım artışı olduğu görülmüştür.

Abstract:
In today's aerospace industry, material technology is rapidly advancing, continuously improving material properties that positively impact aircraft performance. Fiber-reinforced composite materials, which are at the forefront, are undergoing rapid development. Examples include fiber-reinforced thermoset resins as well as particle-reinforced ceramic matrix composites. In this thesis, the structural analysis and design of a composite reinforced panel with carbon fiber-reinforced polyether ketone ketone matrix thermoplastic resin are conducted. The analysis of this thermoplastic composite reinforced panel is performed using the Hypermesh analysis package program. Panels with different numbers of reinforcements, and different panel and reinforcement thicknesses, are examined in terms of the initial buckling failure criterion. As a result, the analysis demonstrates that the fiber-reinforced thermoplastic resin composite material achieves significantly higher strength values compared to panels reinforced with metal materials. In this context, it is shown that either a higher strength can be obtained with the same weight using fiber-reinforced thermoplastic material or the same strength value can be achieved with less weight. It is concluded that an average of 30% to 40% improvement was achieved in weight at the same initial buckling values, this situation was observed to increase the initial buckling strength between 210% and 250% at the initial buckling loads of the panels with the same weight.