Eğrisel elyaflı katmanlı kompozit ince cidarlı kirişlerin mekanik davranışı
Mechanical behavior of curvilinear fiber laminated composite thin walled beams
Yazar: MUHSİN GÖKHAN GÜNAY
Danışman: PROF. DR. TANER TİMARCI
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Tabakalı kompozitler = Laminated composites

Özet:
Bu çalışmada tek hücreli kapalı herhangi bir kesite sahip olabilen ince cidarlı değişken katılıklı (sertlikli, rijitlikli) kompozit kirişlerin statik ve dinamik analizleri,
geliştirilen bir matematiksel model ile gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen analitik model uzama, eğilme, burulma ve çarpılma davranışları arasındaki elastik bağlılıkları dikkate
almaktadır. Analitik modelin çözümünde yer değiştirme tabanlı sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Değişken katılıklı kirişler, ayrı bir referans düzleminde tanımlanan eğrisel elyaflı katmanların kirişlerin duvarlarına aktarılmasıyla oluşturulmuştur. Farklı geometri, malzeme ve katman dizilimlerine sahip kutu-kirişlerin düşey yayılı/tekil, burulma, burkulma gibi statik yükler etkisinde statik ayrıca serbest titreşim analizleri, geleneksel doğrusal ve eğrisel elyaflı katmanlı durumlar için yapılmış, elde edilen yer değiştirmeler, gerilmeler ve doğal frekanslar tablo ve grafikler şeklinde sunulmuş ve literatürde var olan çalışmaların ayrıca paket sonlu elemanlar analizi programlarının sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Eğrisel elyaflı kirişlerde çeşitli yüklemeler altında oluşan gerilme dağılımlarının geleneksel düz elyaflı kirişlerde oluşan gerilmelerden daha farklı ve kompleks bir biçimde meydana geldiği görülmüştür. Aynı zamanda farklı eğrisel elyaf konfigürasyonlarına karşılık gelen, kirişlerin eş yer değiştirme, eş kritik burkulma yükü ve eş doğal frekans değerleri kontur grafikleri şeklinde sunulmuştur.

Abstract:
In this study, the static and dynamic analyses of thin walled variable stiffness composite beams with one cell, arbitrary closed cross section have been realized by a
mathematical model developed. The analytical model presented takes the elastic couplings between extension, bending, torsion and warping behaviors into account. A
displacement based finite element analysis program is also developed for the solution of this analytical model. The variable stiffness beams are constructed by mapping the laminates with curvilinear fibers defined on a separate reference plane, to the walls of the beam. The box-beams with conventional linear and curvilinear fibers are analyzed statically under the effect of distributed/singular, axial and transverse loads as well as the torsional and buckling loads and dynamically for the free vibration problem of these beams having different geometry, material properties, lay-ups and boundary conditions. The numerical results obtained for the displacements, stresses and natural frequencies are presented in the tables and graphical forms and compared with the ones available in the literature also with the ones obtained by use of a finite element analysis software. It is seen that the stress distribution of variable stiffness beams under several loadings occur in shapes differently compared with the stresses of beams having the conventional straight fibers. Moreover, the different combinations of the fiber orientation paths corresponding to the same values of the displacements, the critical buckling loads and the natural frequency values are presented in the forms of contour plots.