Kompozit malzemelerde elyaf burkulmasının sayısal olarak incelenmesi
Analytical analysis of fiber buckling in composite materials
Yazar: BORA AKSOYLU
Danışman: DOÇ.DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Disiplinlerarası Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Uçak Mühendisliği = Aircraft Engineering
Dizin: Burkulma (fen) = Buckling ; Kompozit malzemeler = Composite materials

Özet:
Bu çalısmada kompozit malzemelerdeki elyafların burkulması incelenmistir. Yapılanbenzer konudaki literatür arastırmasının ardından, tek taraftan sabitlenmis elyaflarauygulanan yükün sonucunda olusan burkulma analizi, ANSYS programı yardımıylaarastırılmıstır. Öncelikle bor-elyaf için 3 boyutlu ve tek boyutlu modeller olusturulmus,bu modellere uygulanan kuvvetler sayesinde burkulma için gerekli olan kritik yüklerelde edilmistir. Bu kritik yükler ayrıca teorik hesaplamalarla elde edilen verilerlekarsılastırılmıs ve yapılan çalısmanın dogrulugu ve hata payı incelenmistir. Daha sonrayine üç boyutlu olarak cam elyaf ve karbon elyafların ANSYS programı yardımıylaanalizleri yapılmıs ve aynı sekilde teorik olarak elde edilen veriler karsılastırılmıstır.Cam elyaf, karbon elyaf ve bor elyaf için serbest titresim analizleri yapılmıs, elde edilensebest titresim frekansları karsılastırılmıstır. Elyafın tek basına incelenmesininardından, bor-elyaf bir matris içine konularak elyafın matrisle beraber bir yüke maruzkaldıgı durumlardaki burkulması incelenmistir. Bu analizde elyaf ve matrisin dügümnoktaları birbirleriyle birlestirilmis ve matris yük uygulanan yüzeyi hariç tümyüzeylerinden sabitlenmis ve sadece alt yüzeyi sabitlenmis olarak iki farklı çözümyapılmıstır. Daha sonra matris içerisine dört adet bor elyaf konularak dörtlü elyafmatrissistemi analizi yapılmıstır. Ardından matris yerine yay sistemi yerlestirilerekelyafın yaylar yardımıyla bir elyaf-matris sistemi gibi hareket edip etmedigi arastırılmısve sabitlenerek analiz yapılarak sonuçlar incelenmistir.Anahtar Kelimeler: Kompozit Malzeme, Elyaf, Burkulma

Abstract:
This study is conducted on buckling of fibers in composite materials. After the similarliterature research, buckling analysis of fibers, which are constrained at one end, aredone with the help of ANSYS program. First, one dimensional and three dimensionalmodels are created for boron fibers and the critical buckling loads are determined.These critical loads are also calculated theoretically and comparisons are made. Lateron, three dimensional carbon fiber and glass fiber analyses are made with ANSYSprogram. Theoretical critical buckling loads are calculated similarly. Free vibrationanalyses for glass fiber, carbon fiber and boron fiber are done and compared. Afteranalyzing fiber on its own, a boron fiber is put in a matrix and the critical loads areanalyzed. In this analysis, two different solutions are made, firstly, all the surface areasexcept the one which the load is applied are constrained and secondly, only one area atthe bottom is constrained. In another analysis, four boron fibers are put in a matrix andthe solution is done with ANSYS program. Later, instead of using a matrix, springs areused in order to examine if the fiber-spring system acts like a fiber-matrix system andthe results are compared.Keywords: Composite Materials, Fiber, Buckling