Twisting Angle Analysis of Laminated Composite Plates using Numerical and Statistical Methods

Abstract

This study deals with the investigation of the effects of fiber orientation angles on the analysis of angle of twist of laminated composite plates under cantilever boundary conditions with left edge clamped and remaining edges free (C-F-F-F). Numerical twisting angle analyses were conducted based on Taguchi’s L8 ortogonal array. The plates were designed using 8 plies and each two plies was determined to be a control factor. The fiber orientation angles in each control factor were assumed to vary from 100 to 800 through the axial direction. Analysis of signal-to-noise (S/N) ratio was performed to see the effects of fiber angles and to determine the optimum levels for minimum twisting angle. Analysis of Variance (ANOVA) was applied to analyze the significant control factors and percent contributions on the twisting angle results. Regression analysis was employed mathematically in order to see the effects of the fiber angles on the response. According to ANOVA result, the most effective control factors were found to be D with 87.51 %, C with 10.26 %, A with 1.22 %, and B with 0.04 % respectively.

Keywords

• Laminated composite,Angle of twist,ANSYS,Plates

Sayısal ve İstatiksel Metotlar Kullanılarak Tabakalı Kompozit Plakaların Burulma Açı Analizi

Abstract

Bu çalışma sol kenarı tutulu ve kalan kenarları serbest (C-F-F-F) ankastre sınır şartlı tabakalı kompozit plakaların burulma açı analizi üzerinde fiber oryantasyon açılarının etkilerinin incelenmesi ile alakalıdır. Sayısal burulma açı analizleri Taguchi L8 ortogonal diziye bağlı gerçekleştirilmiştir. Tabakalar 8 tabaka kullanılarak tasarlanmıştır ve her iki tabaka kontrol faktörü olarak değerlendirilmiştir. Her kontrol faktöründeki fiber oryantasyon açısı eksenel yönde 100’den 800 değiştiği varsayılmıştır. Minimum burulma açısı için optimum seviyeleri karar vermek ve fiber açılarının etkisini görebilmek için sinyal gürültü oran analizi gerçekleştirilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) burulma açı sonuçları üzerinde önemli kontrol faktörleri ve katkı oranları analiz etmek için uygulandı. Matematiksel olarak yanıtlar üzerinde fiber açılarının etkilerini görebilmek için regresyon analizi uygulanmıştır. ANOVA sonucuna göre en efektif kontrol faktörleri sırasıyla %87.51 ile D, % 10.26 ile C, % 1.22 ile A ve % 0.04 ile B olarak bulunmuştur.

Keywords

• Tabakalı kompozit,Burulma açısı,ANSYS,Plakalar

References

1. [1] Qatu, M.S., Leissa, A.W., 1991. Vibration studies for laminated composite twisted cantilever plates, International Journal of Mechanical Sciences, 33(1991), 927-940.
2. [2] Sahu, S., Asha, A., Mishra, R., 2005. Stability of laminated composite pretwisted cantilever panels, Journal of reinforced plastics and composites, 24(2005), 1327-1334.
3. [3] Taşdelen, M.E., Keleştemur, M.H., Şevkat, E., 2016. Torsional behaviour and finite element analysis of the hybrid laminated composite shafts: comparison of VARTM with vacuum bagging manufacturing method, Advances in Materials Science and Engineering, 2016(2016), 1-8 Article ID 9490375.
4. [4] Badie, M.A., Mahdi, E. Hamouda, A.M.S., 2011. An investigation into hybrid carbon/glass fiber reinforced epoxy composite automotive drive shaft. Materials & Design, 32(3), pp.1485-1500.
5. [5] Sevkat, E., Tumer, H., Kelestemur, M.H., Dogan, S., 2014. Effect of torsional strain-rate and lay-up sequences on the performance of hybrid composite shafts. Materials & Design, 60, pp.310-319.
6. [6] Sevkat, E., Tumer, H., 2013. Residual torsional properties of composite shafts subjected to impact loadings, Materials & Design, 51(2013), 956-967.
7. [7] Yam, L.H., Wei, Z., Cheng, L., Wong, W.O., 2004. Numerical analysis of multi-layer composite plates with internal delamination, Computers & Structures, 82(2004), 627-637.
8. [8] Ross, P.J., 1996. Taguchi techniques for quality engineering: loss function, orthogonal experiments, parameter and tolerance design. McGraw-Hill International Editions, 2nd Edition, New York, USA, 1996.

9. [9] ANSYS, 2010. ANSYS Help Guide, V.13