Paralel çift pimli ve yapıştırıcılı karma bağlantılı kompozit levhaların ısıl gerilme analizi

Yıl 2014, Cilt: 5 Sayı: 2, 119 - 127, 01.12.2014

Faruk Şen İrfan Alyanak

Öz

Bu çalışmada, karma bağlantılı kompozit levhaların ısıl gerilme analizi gerçekleştirilmiştir. Karma bağlantı
iki paralel pim ve yapıştırıcı tabakasının kombinasyonu ile oluşturulmuştur. Karma bağlantıda epoksi
yapıştırıcı kullanıldığı varsayılmıştır. Bağlantısı gerçekleştirilen kompozit plakaların malzemesi, alüminyum
matrise sahiptir ve matris malzemesi çelik fiberlerle takviye edilmiştir. Modelleme ve analizler için ANSYS
sonlu elemanlar programı tercih edilmiştir. Dolayısıyla, çözüm için sonlu elemanlar metodu (FEM)
kullanılmıştır. Sonlu elemanlar metodu son zamanlarda çeşitli alanlardaki birçok mühendislik probleminin
çözümünde kullanılan önemli bir analiz yöntemidir. Karma bağlantı önceki benzer çalışmalardan farklı
olarak, üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Üç boyutlu karma bağlantı modeli üzerine probleme ve
geometriye uygun çeşitli yapısal sınır şartları ve çeşitli değerlerde uniform sıcaklıklar (60, 70, 80, 90 ve 100
°C) uygulanmıştır. Karma bağlantıya uygulanan uniform sıcaklıklar nedeniyle, kompozit plakalar ve
yapıştırıcı tabakası üzerinde meydana gelen ısıl gerilmeler elde edilmiştir. Isıl gerilmelerin dağılımları da
tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, ısıl gerilmelerin değerleri ve dağılımlarının, uygulanan uniform
sıcaklık miktarının değişimine bağlı olarak değişim gösterdiği anlaşılmıştır. En düşük ısıl gerilmeler
uygulanan en düşük uniform sıcaklık olan 60 °C için hesaplanırken, en yüksek ısıl gerilmeler uygulanan en
yüksek uniform sıcaklık olan 100 °C için hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Kompozit levha, Isıl gerilme analizi, Karma bağlantı, FEM, ANSYS.

Thermal Stress Analysis of Composite Plates Bonded Hybrid Joints via Adhesive and Two Parallel Pins

Öz

In this study a thermal stress analysis of composite
plates bonded hybrid joint was achieved. Since, the
use of composite plates is increasing recently.
Composite plates provide low weight and desired
strength in many applications such as cars aircrafts,
marine crafts.
Hybrid joint was created with combination of two
parallel pins and adhesive layer. These two methods
have different advantages to compare with each
other. Meanwhile, adhesive layer was assumed as a
kind of epoxy glue.
Composite materials have aluminum metal matrix
reinforced by steel fibers. These types of composite
materials are used in aircraft structures because of
low weight advantage especially.
ANSYS program was used for both modeling and
analyses of hybrid joint. Therefore, the finite element
method (FEM) was used for solution. This method is
preferred for analyses of many engineering
problems in last decades. For this reason some FEM
codes were developed by different firms with
different names such as ANSYS. It is also famous
FEM code in the world for both industry
applications and scientific studies.
Hybrid joint was created as three dimensional as a
important difference to compare with previous
studies. It is known that previous studies were
analyzed as two dimensional generally. Since
modeling and solving of any problem as three
dimensional is very difficult to compare with two
dimensional problems.
Structural boundary conditions were applied on
three dimensional hybrid joint model for example
one side of joint was fixed, pinned condition was
applied inner surface of two parallel holes. Then,
uniform temperatures (60, 70, 80, 90, 100 °C) were
performed on three dimensional hybrid joint.
Magnitudes of thermal stresses based uniform
temperatures were calculated and its distributions
were obtained on both composite plates and
adhesive layer for each applied uniform temperature
loading.
The obtained results were compared with each other
according to different loading conditions. The
obtained results indicate that values and
distributions of thermal stresses were changed by
changing magnitudes of uniform temperatures.
Briefly, values of thermal stresses are increased by
increasing of applied uniform temperatures.
Therefore the highest values of thermal stresses
were calculated for 100 °C uniform temperature
loading, whereas the lowest thermal stresses were
calculated when 60 °C.

Anahtar Kelimeler

Composite plate, Thermal stress analysis, Hybrid joint, FEM, ANSYS.