Kayma yüklemesi altındaki enine desteklenmiş izotropik ve ortotropik dikdörtgen ince plakların ANSYS sonlu elemanlar programı ile burkulma analizi
Buckling analysis of transversely stiffened isotropic and orthotropic rectangular thin plates under shear loads by using ansys finite element program
Yazar: ÖZGÜR SANAL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EZGİ GÜNAY
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, ANSYS sonlu elemanlar programı kullanılarak basit mesnetli vekayma yüklemesi altındaki enine desteklenmiş izotropik ve ortotropikdikdörtgen ince plakların, özdeğer burkulma analizleri yapılmıştır. Bunun için69 farklı desteklenmemiş / desteklenmiş plak geometrisinde, 255 adet burkulmaanalizi yapılarak plakların kritik burkulma yük ve gerilme değerleri eldeedilmiştir. ki tip basit mesnet sınır şartı ile beraber, düzgün yayılı kaymayükleri plakların yanal yüzeylerine uygulanmıştır. Plak analizleri iki ayrımalzeme grubu; izotropik (yumuşak çelik), ortotropik (Bor-Al metal matriskompozit) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. zotropik ve ortotropik plaklar,dikdörtgen ve aynı çeşit malzemelerden yapılı takviye elemanlarınca eninedesteklenerek kritik burkulma gerilmeleri elde edilmiş ve bu değerlerdesteklenmemiş plak analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, izotropikplaklarda boyuna desteklemenin etkileri de incelenerek enine desteklemeyleolan farkı belirlenmeye çalışılmıştır. zotropik takviye elemanları tek taraflıgeometrik yapıda seçilirken, ortotropik takviye elemanları çift taraflıseçilmiştir. ANSYS ile modelleme ve analiz aşamalarında, çelik plak ve takviyeelemanları Shell63, Bor-Al kompozit plaklar ve takviye elemanları ise Shell99tip kabuk elemanlar kullanılarak çözümlemeler yapılmıştır. Sonuçta, farklıboy-en oranlarındaki plakların (Ïkr.çelik)des / Ïkr.çelik ve EIt /aD oranı ile değişimi,takviye eleman boylarının kritik kayma gerilmesiyle olan değişimleri veplakların burkulma mod halleri grafik, tablo ve şekiller aracılığıyla verilmiştir.Desteklenmemiş ortotropik plaklarda 16 farklı fiber açı grubu ile çalışılmış veburkulma gerilme dağılımları incelenerek tablo ve grafiklerle açıklanmıştır.Bundan başka, desteklenmemiş ortotropik plakların burkulma yükü için,kompozit katlar arasında kırılma olup olmadığının tespiti, Tsai-Hill kırılmakriteri kullanılarak ?LAMINA? Fortran programı aracılığıyla yapılmıştır. Sonolarak, desteklenmiş ortotropik plaklarda 5 çeşit ?plak-takviye elemanı fiber açıkombinasyonu? için burkulma testleri yapılmıştır.Bilim Kodu : 914.1.073Anahtar Kelimeler : ince plak, ortotropik, takviye elemanı, özdeğer burkulmaanalizi, kayma yüklemesi, kritik kayma gerilmesiSayfa Adedi : 199Tez Yöneticileri : Yrd. Doç. Dr. Ezgi GÜNAY

Abstract:
In this study by using the ANSYS finite element program, eigenvalue bucklinganalyses of simply supported and transversely stiffened isotropic andorthotropic thin rectangular plates under shear loads were performed. 255buckling analyses based on 69 unstiffened / stiffened plate geometries wereconducted to reach the critical buckling loads and stresses of plates. Twodifferent simply supported boundary conditions were used and uniformlydistributed shear loads were applied along the transverse edges of the plates.Plate analyses were carried out with two different material groups; isotropic(mild steel) and orthotropic (Boron-Aluminium metal matrix composite).Isotropic and orthotropic plates were transversely stiffened with rectangularstiffeners with the same material usage. Consequently buckling stresses wereobtained and these results were compared with critical stresses of unstiffenedplates. Moreover, in the isotropic case, the effect of longitudinal stiffeners oncritical buckling stresses and the difference between transversely andlongitudinally stiffened plates were studied. Isotropic stiffeners were chosen asto be one-sided while orthotropic ones were double sided. In the modeling andanalysis stages in the ANSYS, the element type of mild steel plates and stiffenerswas chosen as Shell63 while the element type of Boron-Aluminium plates andstiffeners were chosen as Shell99. Consequently, the effect of different length-width ratios on (Ïcr.steel)stiffened / Ïcr.steel and EIs/aD ratios, the effect of height of thestiffeners on critical stress of plates and buckled mode shapes of plates arepresented as graphs, tables and figures respectively. In the unstiffenedorthotropic plates, 16 different fiber angle combinations were studied andrelated critical buckling stress variations were investigated and these resultswere shown as tables and graphs. Moreover, for critical buckling loads ofunstiffened orthotropic plates, ?LAMINA? Fortran program is used todetermine whether the failure occurs between the layers of composite plates ,according to Tsai-Hill failure criteria. Lastly, 5 different ?plate-stiffener fiberangle combinations? were tested for critical buckling in stiffened orthotropicplates.Science Code : 914.1.073Key Words : thin plates, orthotropic, stiffener, eigen value bucklinganalysis, shear loads, critical buckling stressPage Number : 199Advisers : Asst.Prof. Dr. Ezgi GÜNAY