Kompozit
malzemeler, çeşitli mühendislik yapılarının birincil yük taşıyıcı
bileşenlerinin imalat sürecinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, kompozitlerin
yapısal bütünlüğünün, yapının hizmet ömrü boyunca meydana gelen hasarlardan
dolayı azalması muhtemeldir. Duruma dayalı bakım programlaması için kompozit
yapılara gerçek zamanlı şekil ve gerilme algılaması gerçekleştirebilen bir
yapısal sağlık izleme sistemi entegre edilebilir. Bu çalışmada, Rafine Zikzak
Teorisinin (RZT) temel olarak kullanıldığı ters sonlu elemanlar yöntemine
(iFEM) dayanan yeni bir dört düğümlü ters plaka elemanı önerilmiştir. Buradaki
iFEM-RZT formülasyonu, membran, eğilme, enine kayma ve zikzak kesit
gerinimlerini içeren RZT'nin bütün gerinim ölçüleri kümesini kullanan ağırlıklı
en küçük kareler fonksiyonunu en aza indirgemektedir. Mevcut elemanın temel
faydası, herhangi bir yükleme bilgisi gerektirmemesi ve şekil algılaması için
yalnızca yerleşik sensörlerden alınan gerinim ölçer ölçümlerini kullanmasıdır.
Diğer bir avantajı, aynı zamanda genel bir lamine kompozit ve sandviç yapı
sınıfının tam alan ve üç boyutlu yer değiştirmelerini ve gerilmelerini tahmin etmek
içinde uygulanabilir olmasıdır. Mevcut elemanın potansiyel yeteneklerini
göstermek için, farklı laminasyon tiplerine sahip olan bir lamine kompozit
plaka üzerinde çeşitli vaka çalışmaları yapılmıştır. İFEM-RZT sonuçları ve son
derece hassas sonlu elemanlar çözümleri arasındaki karşılaştırmaya göre, mevcut
yaklaşımın üstün doğruluğu ortaya konmuştur.
Yapısal Sağlık İzleme Ters Sonlu Elemanlar Yöntemi (iFEM) Rafine Zikzak Teorisi (RZT) Kompozit ve Sandviç Yapılar Şekil ve Gerilme Algılaması
Composite
materials are widely utilized in manufacturing process of primary load bearing
components of various engineering structures. However, the structural integrity
of composites are likely to diminish due to damage accumulation over the
service life of the structure. A structural health monitoring (SHM) system that
can perform real-time shape and stress sensing can be integrated to composite
structures for condition-based maintenance scheduling. In this study, a new
four-node inverse-plate element, is proposed based on the inverse finite
element method (iFEM) in which the Refined Zigzag Theory (RZT) is used as a basis.
Herein the iFEM-RZT formulation minimizes a weighted least-squares functional
that uses the complete set of strain measures of RZT, that include the
membrane, bending, transverse shear and zigzag section strains. The main
benefit of the present element is that it does not require any loading
information and uses only strain gauge measurements taken from the on-board
sensors to perform shape sensing. Another advantage is that it is also
applicable to predict full field and three-dimensional displacements and
stresses of a general class of laminated composite and sandwich structures. To
demonstrate the potential capabilities of the present element, various case
studies were performed on a laminated composite plate having different types of
laminations. According to the comparison between iFEM-RZT results and highly
accurate finite element solutions, the superior accuracy of the present
approach was revealed.
Structural Health Monitoring Inverse Finite Element Method (iFEM) Refined Zigzag Theory (RZT) Composite and Sandwich Structures Shape and Stress Sensing
Birincil Dil | Türkçe |
---|---|
Konular | Mühendislik |
Bölüm | Makaleler |
Yazarlar | |
Yayımlanma Tarihi | 21 Temmuz 2020 |
Gönderilme Tarihi | 24 Nisan 2019 |
Kabul Tarihi | 19 Mart 2020 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2020 |