Değişken simetrik açılı katmanlı kompozit plakların sönümlü nonlineer titreşim analizi

Abstract

Simetrik katmanlı kompozit plak, sonlu eleman yöntemi, titreşim analizi, geometrik nonlineerlik, gerilme analizi, transient analiz. Bu çalışmada dört kenarından ankastre bağlı, farklı elyaf yönelme açısı ile beş katlı simetrik dizilerek oluşturulan dikdörtgen şeklinde katmanlı kompozit plaklarda lineer ve nonlineer sönümlü serbest titreşim ve sönümlü zorlanmış titreşim karakteristikleri incelendi. Katmanlı kompozit plakta titreşim karakteristikleri analizinde plak geometrisi, plak sınır şartlan, elyaf yönelme açısı, katman sayısı, malzeme sabitleri, yapısal sönüm faktörü, harmonik yük etkileri göz önüne alındı. Bu çalışmada problemin çözümünde sonlu eleman yöntemi kullanıldı. Sonlu eleman yöntemi ile çözüm için kullanılan lineer ve nonlineer rij itlik matrisleri bu çalışmada özel olarak geliştirildi. Kütle matrisi ise literatürden hazır alındı. Nonlineer analizler, geometrik nonlineerlilik kullanılarak yapıldı. Çalışmada bulunan lineer titreşim sonuçları daha önceki benzer çalışmaların sonuçlarıyla karşılaştırılıp uygulanan yöntemin kullanılabilirliği gösterildi. Çalışmada, katmanlı kompozit plakta simetrik modlarda lineer ve nonlineer sönümlü serbest titreşimlerin doğal frekanslarının tahmini yapıldı, lineer serbest titreşimin tahmini mod biçimleri çizildi. Zorlanmış titreşim analizinde ise plak üzerinde göz önüne alınan orta noktanın harmonik tahrik durumunda yerdeğiştirme genliği-zaman grafikleri çizdirilerek rezonans civarı frekansların tahmini ve bu esnada plak orta noktasının x ve y doğrultusunda meydana gelen gerilmelerinin tahmini yapıldı. Ayrıca plak orta noktasının geçici (transient) analizler ile yerdeğiştirme-zaman ilişkisi incelendi. Tüm bu hesaplamalarda çalışılan konu için hazırlanan bilgisayar programında sonlu eleman yazılımı ile simülasyon yapılarak çözüme gidildi. Simetrik katmanlı kompozit plak için yapılan bu çalışmada, sönümlü nonlineer frekansların tahmini, zorlanmış titreşim esnasında plak orta noktasında düşey (transvers) yerdeğiştirmelerden doğan x ve y yönlerindeki sönümlü lineer ve nonlineer gerilmelerin tahmini, zorlanmış titreşimde plak orta noktasının geçici (transient) titreşimlerinin sönümlü lineer ve nonlineer cevabı benzer çalışmalarda olmayan bu çalışmaya özgün sonuçlardır. Çalışmanın son bölümünde katmanlı kompozit plak için bulunan tüm bu sayısal değerlerin plağın tasarım, üretim ve kullanım esnasındaki önemi gösterildi.

NON-LINEAR DAMPED VIBRATION ANALYSIS OF THE ANGLE PLAY SYMMETRICALLY LAMINATED COMPOSITE PLATES SUMMARY Keywords: Symmetrically laminated composite plate, finite element method, vibration analysis, geometrical nonlinearly, stress analysis. Laminated composite plates are used in construction of the plane, space craft and ship. It is very important to know the behaviour of the laminated composite plates under the dynamic load. Dynamic characteristics of laminated plates must be estimated before the manufacturing. Characteristic data from estimation is necessary to protect the construction material from destructive effect during the manufacturing and usage. Dynamic characteristics are determinated by experimental, analytical and numerical analysis. This characteristic data result in the technological improvement by the usage of the laminated composite plates field. In the present study, dynamic characteristics of the fully clamped rectangular laminated composite plates are numerically analysed. Five layers symmetrically, angle-play, graphite-epoxy plates were used. Finite element analysis has been employed in analysis of the plates. Parameters of this study are compared with the parameters of the study of the other researchers in the field and those of Ansys finite element method package. It is observed that, the results of the studies are in compatible with each other so that the approach used in this study is shown to be correct. At the second stage of the study, rectangular laminated composite plates are investigated by the linear and non-linear damped free vibration analysis and damped forced vibration analysis. Transverse displacement of the plate and the corresponding stresses are computed. At the last stage transient analysis of the plate is performed. Special computer program was prepared using Matlab. Analysis in this study are simulated by this special computer program. xv