Tabakalı kompozit plakların serbest titreşim analizi
Free vibration analysis of laminated composite plates
Yazar: MEHMET ÖZAKINCI
Danışman: PROF.DR. VEDAT KARADAĞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve  Dinamiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kompozit levhalar = Composite plates ; Titreşim analizi = Vibration analysis

Özet:
Bu çalısmada, düzlem gerilme durumunda oldugu kabul edilen simetrik tabakalıdikdörtgen kompozit plakların titresim analizleri, mukayese fonksiyonu olaraktrigonometrik fonksiyonlar kullanılarak, Rayleigh ? Ritz yöntemi ile yapılmıstır. Eldeedilen sonuçlar Ansys sonlu elemanlar paket programı ile bulunan sonuçlarlakarsılastırılmıstır. Kenar ? kalınlık oranı, malzeme anizotropisi, elyaf yönlenme açıları,kenar uzunlukları oranı, kenar sınır sartları ve katman sayısı gibi plakaparametrelerindeki degisimin, boyutsuz temel frekans parametreleri üzerindeki etkileriincelenmistir. Bu incelemeler sonucunda kenar ? kalınlık oranında ve malzemeanizotropisinde meydana gelen artıs, frekans parametrelerinde de artısa sebepolmustur. Ayrıca, elyaf yönlenme açısının artması ile de frekans parametresinin arttıgıve 45º de en yüksek degere ulastıgı tespit edilmistir. Kenar sınır sartlarının durumununfrekans parametreleri üzerinde büyük etkisi oldugu gözlenmistir. Kenar sınırsartlarında kısıtların artması ile, frekans parametrelerinde artıs meydana gelmistir.Kenar uzunluk oranlarının artmasının, frekans parametrelerinde düsüse sebep oldugubelirlenmistir. Simetrik dik katmanlı plakalarda katman sayısının artmasının temelfrekans parametresi üzerinde etkisiz oldugu, ancak temel frekans harici diger modlardaartısa neden oldugu saptanmıstır. Bu artısın dördün üzerindeki katman sayılarındaönemsiz düzeyde oldugu belirlenmistir.Bu çalısma kapsamında ayrıca, aramid / epoxy kevlar malzemeden imal edilmis birplakanın deneysel ortamda dogal frekansları ölçülmüstür. Deney numunesi Ansysprogramında modellenmis ve titresim analizi yapılmıstır. Deneysel ölçümlerden eldeedilen dogal frekans degerleri ile Ansys programı ile bulunanlar karsılastırılmıstır.Sonuçta bu programla bulunan sonuçların deneysel sonuçlarla tutarlı oldugubelirlenmistir.Anahtar Kelimeler: Titresim analizi, Kompozit plaklar, Ansys, Düzlem gerilme durumu

Abstract:
In this study, vibration analysis of symmetric laminated, composite plates which are inplane stress condition are done by using trigonometric function as the admissiblefunction, by Rayleigh ? Ritz method. The results are compared with the ones obtainedby Ansys finite element software. The effect of changes in plate parameters such aswidth-to-thickness ratio, material anisotropy, fibre orientation angle, aspect ratio,boundary conditions and number of layers upon non-dimensional frequency parametersare examined. After the examination, the frequency parameters are found to increasewith increase in width to thickness ratio and material anisotropy. In addition frequencyparameters are found to increase with increase in fibre orientation angle and have amaximum value at 45 degrees. The edge conditions of the plate play an important role inthe frequency of vibration of the system. Frequency parameters increase with increasein constraints of edge conditions. It is found that the frequency parameters decreasewith aspect ratio. The increase in number of layers in cross-ply laminates is determinedto be ineffective on fundamental frequency parameters but other modes increased withincrease in number of layers. The effect of number of layers is found to be insignificantbeyond four layers.In addition, in this research, natural frequencies of an aramid/epoxy kevlar plate aremeasured experimentally. This specimen is modelized by using Ansys software andfrequencies of vibration and mode shapes are analysed. The natural frequencies,obtained by experimental measurements are compared with the ones obtained by Ansyssoftware. Finally, it is determined that the results obtained by this program are coherentwith the experimental results.Keywords: Vibration Analysis, Composite Plates, Ansys, Plane Stres Condition