Lifli kompozit yapılarda titreşim probleminin varyasyonel asimptotik yöntemle incelenmesi

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2010

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: EMRE YÜZBAŞIOĞLU

Danışman: Halit Süleyman Türkmen

Özet:

Lifli kompozit yapılar, helikopter palaları ve rüzgar türbini kanatları gibi mühendislik yapılarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Söz konusu yapıların, çoğunlukla dinamik yüklere maruz kaldığı düşünüldüğünde, lifli kompozit yapıların titreşimlerinin incelenmesi önem kazanmaktadır.

Lifli kompozit yapıların analizlerinde, son yıllarda, varyasyonel asimptotik yöntem oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntem, literatürde mevcut çalışmalarda, homojenleştirilmiş malzeme özelliklerinin belirlenmesinde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, söz konusu yöntem titreşim problemine uygulanmıştır.

Bu çalışmanın amacı, kompozit malzemeden yapılmış dikdörtgen kesitli kirişin doğal frekanslarını ve mod şekillerini teorik ve deneysel olarak elde etmektir. Bu amaçla, öncelikle 367 mm uzunluğunda, 20 mm x 20 mm kesit alanına sahip olan, her hücresi, 8.1 mm uzunluğunda plexiglas ve 7.2 mm uzunluğunda kontraplakdan oluşan, periyodik olarak değişen bir kompozit kiriş, laboratuvar şartlarında imal edilmiştir. Ardından, kiriş ANSYS sonlu elemanlar programında, bir boyutlu ve üç boyutlu elemanlar kullanılarak modellenmiştir.

ANSYS programı kullanılarak modellenen kirişin, serbest titreşimine ve statik yük etkisindeki uzamasına ait çözümleri elde edildi. Varyasyonel asimptotik yöntemle, ANSYS sonlu eleman programında bir boyutlu ve üç boyutlu elemanlarla hazırlanan modellerden elde edilen teorik sonuçlar, imal edilen kirişle yapılan titreşim deneylerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldı. Hem doğal frekansların hem de statik uzama çözümlerinin deney ve teori ile oldukça uyumlu olduğu gözlendi. Üretilen kirişle aynı boyutlarda olan bir alüminyum kiriş için, ANSYS sonlu elemanlar programında tek ve üç boyutlu elemanlar kullanarak, iki farklı model oluşturuldu. Ardından, bu alüminyum kirişle de deneyler tekrarlanarak, sonuçları sonlu elemanlar programından elde edilen doğal frekans sonuçları ile karşılaştırılmış ve sonuçların oldukça uyumlu olduğu görülmüştür.

367 mm uzunluğunda, alüminyum ve plexiglastan oluşan iki ayrı kirişin doğal frekansları analitik olarak elde edildi. Yine, ANSYS programında, bu kirişlerin serbest titreşim frekansları hesaplanmış ve deneysel olarak elde edilen frekanslar ile uyumlu olduğu görülmüştür.