Deleminasyon içeren eğri eksenli kompozit kirişlerin titreşim davranışlarının incelenmesi

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 775 - 784, 25.09.2018

Mine Uslu Uysal

Öz

Bu çalışmada, ankastre serbest sınır koşullarına sahip, delaminasyon içeren eğri eksenli kompozit kirişlerde titreşim davranışları sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. ANSYS® sonlu elemanlar programı kullanılarak, dört farklı tabaka dizişilişine (0/30°, 0/45°, 0/60° ve 0/90°) ve iki farklı delaminasyon yerine (kenar delaminasyon ve orta delaminasyon) sahip eğri eksenli kompozit kirişler modellenmiş ve doğal frekansları araştırılmıştır. Modellenen kirişlerde yer alan delaminasyon bölgeleri doğrusal olmayan özellik taşıdığından, modellerde kontak elemanlar kullanılmış ve sonuçlara olan etkisi vurgulanmıştır. Geliştirilen sonlu elemanlar modeliyle kirişler üzerinde titreşim analizleri yapılmış ve hesaplanan doğal frekanslar literatürde mevcut sonuçlarla karşılaştırılarak uyumlu olduğu gösterilmiştir; böylece modelin doğrulanması yapılmıştır. Gerçekleştirilen sonlu elemanlar analiz sonuçlarına göre açılı-tabakalı kompozit kirişin delaminasyon oranı arttıkça, kirişin doğal frekans değerlerinin düştüğü görülmüştür. Ayrıca, kenar delaminasyon koşulundaki kirişlerin doğal frekanslarının, orta delaminasyon koşulundaki kirişlere göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. En yüksek doğal frekans değerleri 0/90° tabakalı kirişte elde edilirken, sırasıyla 0/30°, 0/45° ve 0/60° tabaka açılarına sahip kirişlerde doğal frekanslar değerlerinin düştüğü görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Eğri eksenli kompozit kirişler, Delaminasyon, Doğal frekans, Mod şekilleri, Sonlu elemanlar yöntemi

Kaynakça

• Chidamparam, P., Leissa, A.W., (1993). Vibrations of planar curved beams, rings, and arches, Applied Mechanics Reviews, 46(9), 467-484.
• Çevik, M., (2007). Çapraz-tabakalı ve açılı tabakalı kompozit kirişlerin serbest titreşim analizi, Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 19(2), 139-145.
• Della, C.N., Shu, D., (2006). Vibration of delaminated multilayer beams, Composites Part B: Engineering, 37, 227-236.
• Hajianmaleki, M., Qatu, M.S., (2013). Vibrations of straight and curved composite beams: a review, Composite Structures, 100, 218-232.
• Hu, N., Fukunaga, H., Kameyama, M., Aramaki, Y., Chang, F.K., (2002). Vibration analysis of delaminated composite beams and plates using a higher order finite element, International Journal of Mechanical Sciences, 44, 1479-1503.
• Kapania, R.K., Raciti, S., (1989). Recent advances in analysis of laminated beams and plates, part II: vibration and wave propagation, American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 27(7), 935-946.
• Kim, S.K., Chattopadhyay, A., Ghoshal, A., (2003). Characterization of delamination effect on composite laminates using a new generalized layerwise approach, Composite Structures, 81, 1555-1566.
• Luo, H., Hanagud, S., (2000). Dynamics of delaminated beams, International Journal of Solids and Structures, 37, 1501-1519.
• Matsunaga, H., (2001). Vibration and stability of angle-ply laminated composite plates subjected to in-plane stresses, International Journal of Mechanical Sciences, 43(8), 1925-1944.
• Palacz, M., Krawczuk, M., Ostachowicz, W., (2005). The spectral finite element model for analysis of flexural shear coupled wawe propagation. part 2: delaminated multilayer composite beam, Composite Structures, 68, 45-51.
• Qatu, M.S., (2004). Vibration of laminated shells and plates, Elsevier Academic Press, Netherlands.
• Shen, M.H.H., Grady, J.E., (1992). Free vibrations of delaminated beams, American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 30(5), 1361-1370.
• Shiau, L., (1992). Flutter composite laminated beam plates with delamination, new method of calculation for flexible substructures on two parameter elastic foundation, American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 30(10), 2504-2511.
• Singh, M.P., Abdelnaser, A.S., (1992). Random response of symmetric cross-ply composite beams with arbitrary boundary conditions, American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 30(4), 1081-1088.
• Yang, S., Gibson, R.F., Gu, L., Chen, W.H., (1998). Modal parameter evaluation of degraded adhesively bonded composite beams, Composite Structures, 43, 79-91.