In-plane Galerkin finite element analysis for fibrous composite panels
Küçük Resim Yok
Tarih
2017
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Karabük Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Bu günlerde elyaf kompozit malzemeler çok faydalıdır ve çeşitli endüstriyel ve uzay uygulamaları için yapıların kullanımına girerler. Bu uygulamalar taşıyıcı borular, köprüler ve kabuklar, otomobil parçaları ve enerji uygulamaları için ve kemik replasmanı gibi tıbbi kullanımlar gibi birçok alanda bulunmaktadır. Bu nedenle, kompres malzemeler yüksek gerilimli hafif yapılarda kullanılır, bu yüzden kompozit malzemelerin başarısızlık mukavemetine derin bir bakış açısı kazandırmak çok önemlidir. Mevcut çalışma, farklı kuvvet ve sağlamlık elde etmek için tipik olarak farklı yönlerde yönlendirilen elyaf takviyeli malzemeden katmanlara sahip olan simetrik laminatları dikkate alarak laminatların analizi üzerinde yoğunlaşmaktadır. Kompozit malzemelerin spesifik elastik özellikleri için çalışma, farklı katman sayısı, malzeme özellikleri, lif yönelimleri ve değişken kalınlıktaki çeşitli kompozit plakaların farklı arıza modlarını ve mukavemetlerini karşılaştırır. Çalışmaya konu olan laminatlar temelde farklı laminat açılarıyla takviye edilmiş farklı sayıda kat içeren çok katlı açıyla katlı laminatlardır, bu açılar sabit bir istif sırasına sahiptir. Tezin amacı, bir açı-katlı simetrik laminatların optimum fiber açılarının incelenmesi ve laminatların her bir laminat içinde mukavemeti bulmak için yüklere nasıl tepki verdiğini anlamak ve çeşitli katlar, fiber oryantasyonları, malzeme ile laminat davranışını incelemektir Özellikleri ve katmanlar arasındaki kalınlık oranı. Bu çalışmada F.E (Galerkin yöntemi) kullanılmıştır. Düzlemsel laminasyon teorisine dayanan formülasyon, düzlem yüklerin etkisi altında levhalar düşünülerek ortotropik madde davranışının etkisiyle. Tez dört ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm (Bölüm 3) matematiksel modeli sunmaktadır. İkinci bölüm (Bölüm 4) sonlu elemanlar metodunu, 4 düğümlü iki derece serbestlik derecesine sahip Galerkin metodunu ve Isoperimetrik Eleman (doğrusal eleman) kullanılmıştır. Üçüncü bölüm (Bölüm 5), Tsai-Hill ölçütlerini takip eden başarısızlık kriterlerini kapsar. Dördüncü bölüm (Bölüm 6) bir vaka çalışması ve sonuçları içerir.
Fibrous composite materials in these days are very beneficial and enter in uses of structures for various industrial and aerospace applications. These applications are in many fields like conveyance pipes, bridges and shells, also for automobile parts and energy applications, and in medical uses like bone replacement. Thus, composite materials are used in high stressed light weight constructions, so it becomes very important to develop deep insight into the failure strength of composite materials. The present work concentrates on analysis of laminates by considering symmetrical laminates having layers of fiber-reinforced material being typically oriented in different directions to obtain different strengths and stiffnesses. For specific elastic properties of composite materials the study compares different failure modes and strenghts of various composite plates with different number of layers, material properties, fibrous orientations, and variable thickness. Laminates subject to study are basically multilayered angle-ply laminates with different number of plies which are reinforced with different laminates angles; these angles are present in a constant stacking sequence. The goal of the thesis is the study of optimal fiber angles of an angle-ply symmetric laminates, and understanding how laminates responded to loads to find the strength within each laminate, and to study laminate behavior with different number of plies, fiber orientations, material properties, and thickness ratio between the layers. The F.E (Galerkin's method) is used in the current study. The formulation based on classical lamination theory, with the effect of orthotropic material behavior, considering plates under the action of in-plane loads. The thesis consists of four major parts. The first part (Chapter 3) presents the mathematical model. The second part (Chapter 4) demonstrates the finite element method, the Galerkin method with 4-node two degrees of freedom and Isoperimetric Element (linear element) is employed. The third part (Chapter 5) covers the failure criteria, which followed Tsai-Hill criteria. The fourth part (Chapter 6) involves a case study and results.
Fibrous composite materials in these days are very beneficial and enter in uses of structures for various industrial and aerospace applications. These applications are in many fields like conveyance pipes, bridges and shells, also for automobile parts and energy applications, and in medical uses like bone replacement. Thus, composite materials are used in high stressed light weight constructions, so it becomes very important to develop deep insight into the failure strength of composite materials. The present work concentrates on analysis of laminates by considering symmetrical laminates having layers of fiber-reinforced material being typically oriented in different directions to obtain different strengths and stiffnesses. For specific elastic properties of composite materials the study compares different failure modes and strenghts of various composite plates with different number of layers, material properties, fibrous orientations, and variable thickness. Laminates subject to study are basically multilayered angle-ply laminates with different number of plies which are reinforced with different laminates angles; these angles are present in a constant stacking sequence. The goal of the thesis is the study of optimal fiber angles of an angle-ply symmetric laminates, and understanding how laminates responded to loads to find the strength within each laminate, and to study laminate behavior with different number of plies, fiber orientations, material properties, and thickness ratio between the layers. The F.E (Galerkin's method) is used in the current study. The formulation based on classical lamination theory, with the effect of orthotropic material behavior, considering plates under the action of in-plane loads. The thesis consists of four major parts. The first part (Chapter 3) presents the mathematical model. The second part (Chapter 4) demonstrates the finite element method, the Galerkin method with 4-node two degrees of freedom and Isoperimetric Element (linear element) is employed. The third part (Chapter 5) covers the failure criteria, which followed Tsai-Hill criteria. The fourth part (Chapter 6) involves a case study and results.
Açıklama
Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
