İnce kesitli havacılık yapısal parçalarda yer alan geometrik unsurların ve parça sınır koşullarının burkulma dayanıma olan etkisinin incelenmesi ve iyileştirilmesi
Investigation and improvement of the effect of geometric dimensions and boundary conditions on critical buckling strength for thin plate structural parts in aerospace industry
Yazar: MERT SUBRAN
Danışman: PROF. DR. FATİH KARPAT
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Burkulma davranışı = Buckling behavior ; Delikli levha = Perforated plate ; Deney tasarımı = Experimental design ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Havacılık sektöründe ve farklı sektörlerde ince kesit içeren yapısal parçalarda, yapının hafifletilmesi, erişim kolaylılığı ve sistem gereksinimleri gibi amaçlardan dolayı delik sıklıkla tercih edilen geometrik unsurlardan birisidir. Deliğin yapı üzerinde konumu, şekli, sayısı, boyutu, delik kenarında güçlendirme olup olmaması gibi farklı özellikler yapının dayanımı ve yapı üzerinde oluşan gerilim dağılımı değiştirerek burkulma dayanımını etkilemektedir. Geometrik unsurlar ile birlikte yapıya uygulanan yükleme türü, sınır koşulları, plakanın en/boy oranı gibi özellikler de yapısal parçanın burkulma dayanımını değişmektedir. Farklılık gösteren plaka özellikleri ve sınır koşullarından dolayı, yapısal parçalarda burkulmadan kaynaklı oluşabilecek hasarı göz önünde bulundurarak tasarımları boyutlandırmak havacılık endüstrisinde oldukça önemlidir. Yükleme türündeki farklılık ve yapı üzerinde delik olması durumu için farklı çalışmalar literatürde yer almaktadır.  Tez kapsamında basit mesnetli ve sabit mesnetli sınır koşulları için basma ve kayma gerilimleri için sonlu elemanlar metodu ile iki boyutlu modeller oluşturarak analiz simülasyonları gerçekleştirilmiştir. İki boyutlu analiz simülasyonlarından burkulma katsayıları ve kritik burkulma yükleri elde edilmiştir. Gerçekleştilen çalışmada ayrıca diğer bir geometrik unsur olan konvansiyonel üretim yöntemleri ile üretilen parçalarda yer alan köşe radyus yarıçapının; delik çapı ve yapının en/boy oranı ile ilişkisi üç boyutlu sonlu elemanlar modeli kullanılarak incelenmiştir. Ek olarak parçanın çalışma koşullarında maruz kalacağı yük ve sınır koşullarına uygun daha hafif ve burkulma dayanımı açısından isterleri sağlayan radyus yarıçapı ve delik çapı boyut optimizasyonları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In the aviation industry and different sectors, holes are a frequently preferred geometric element in structural parts containing thin sections, such as lightening the structure, ease of access, and system requirements. Different characteristics, such as the hole's location on the structure, shape, number, size, and reinforcement on the hole edge, change the structure's strength and stress distribution on the structure. Along with geometric elements, features such as the type of loading applied to the structure, boundary conditions, and the plate's aspect ratio also change the structural parts' buckling strength. Due to these different plate properties and boundary conditions, it is essential to dimension the designs by considering the damage that may occur due to buckling in structural parts in the aviation industry. Different studies are available in the literature regarding the difference in the type of loading and the presence of holes on the structure. Within the thesis scope, buckling coefficients and critical buckling loads were obtained by performing analysis simulations with the two-dimensional finite element model method for compressive and shear stresses for simply supported and fixed supported boundary conditions. In the study carried out, the corner radius in the parts produced with conventional production methods, which is another geometric element; The relationship between the hole diameter and the structure's aspect ratio was examined using a three-dimensional finite element model. In addition, radius and hole diameter dimension optimizations that are lighter and meet the requirements in terms of buckling strength have been carried out by the load and boundary conditions that the part will be exposed to under operating conditions.