Çözülebilen bağlantılı kompozit plakaların mekanik davranışlarının analizi
Mechanical behavior analysis of resolvable joints composite plates
Yazar: KADİR TURAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA GÜR
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Çözülebilen bağlantılı kompozit plakaların mekanik davranışlarının analizi deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Çift tesirli pim bağlantıların kullanıldığı çalışmada epoksi reçine matriksli ve tek yönlü karbon fiberler ile takviye edilmiş dört tabakalı kompozit levhalar kullanılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmada fiber takviye açısının, tabaka diziliminin, geometrik parametrelerin (E/D, W/D) ve hasar yükünün değişimine bağlı olarak mekanik davranışlar incelenmiştir. Simetrik ([0o/?o]s) ve anti ? simetrik ([0o/?o]2) tabaka dizilimine sahip levhalar için ? fiber takviye açısı 0o'den başlamak üzere 90o'ye kadar 15o'lik aralıklarla değiştirilmiştir. Geometrik parametreler; pim deliği merkezi ile levha kenarı arasındaki uzunluğun (E), pim deliği çapına (D) oranı E/D= 1 ? 5 ve levha genişliği (W) ile pim deliği çapının oranı ise W/D = 2 ? 5 şeklinde seçilerek çözüm yapılmıştır. Sayısal çalışma, üç boyutlu sonlu eleman tipi (Solid 46) seçilerek ANSYS programında, ilerlemeli hasar analizi metodu kullanılarak yapılmıştır. Sayısal sonuçlar APDL kodları kullanılarak yazılmış olan alt programın Ansys programıyla birlikte çalıştırılması ile elde edilmiştir. İlerlemeli hasar analizi metodunda Hashin hasar teorisi, malzeme indirgeme kuralları ile birlikte kullanılmıştır. Sayısal ve deneysel çalışmalar sonucunda mekanik davranışların geometrik parametrelere, fiber takviye açısına ve tabaka dizilimine bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Hasar oluşumunu ve tipini etkileyen en önemli parametrenin geometrik parametre (E/D) olduğu görülmüştür. Elde edilen sayısal ve deneysel çalışma sonuçları grafikler ile verilerek gerekli irdelemeler yapılmıştır. Deneysel ve sayısal analiz sonuçları arasındaki yaklaşım oranının literatürde yer alan çalışma değerleri ile uyumlu olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Tabakalı kompozit levhalar, Çözülebilen bağlantılar, Sonlu elemanlar metodu , İlerlemeli hasar analizi metodu.

Abstract:
Mechanical behaviors of resolved joints composite plates were investigated by using both experimental and numerical methods. Four layered laminated composite plates, consisted of epoxy matrix resin reinforced uni ? directional carbon fiber were used. Connection type double lap pin joint was used. The effects of fiber orientation angle, ply arrangements, geometrical variable and failure load variation on the mechanical behaviors were investigated. Variation of fiber orientation angle and ply arrangement were analyzed in the symmetric ([0o/?o]s) and anti-symmetric ([0o/?o]2) laminae configurations. Fiber orientation angle, ?, varies from 0o to 90o with 15o increments. The distance of the free edge of the plate (E) to the diameter (D) of the hole (E/D= 1 ? 5) and the width of rectangular plate (W) to the diameter of the hole W/D= (2 ? 5) were used as the parametric geometrical variables. Numerical study was performed by using prograssive failure analysis method by preparing three dimensional element (Solid 46) with ANSYS finite element programme. In the numerical results, initially, APDL codes were written and then these codes were run in ANSYS program and satisfactory results were obtained. In the prograssive failure analysis method, Hashin failure theory was used with material property degradation rules. Results of numerical and experimental analysis showed that the variation of mechanical behaviors depended on the geometrical parameters, fiber orientation angle and ply arrangements. It is seen that (E/D) geometrical variable is the most important parameter which affects the failure fomation and types. Obtained results from numerical and experimental studies were presented with graphs and required discussions were done. Agreement between the results of numerical and experimental study was well-matched with the those in literature.Keywords: Laminated composite plates, Fastened joints, Finite element method, Prograssive failure analysis method.