Konferans Bildirisi
PDF Zotero Mendeley EndNote BibTex Kaynak Göster

KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ

Yıl 2019, Cilt 8, Sayı 3, 16 - 29, 20.12.2019
https://doi.org/10.28948/ngumuh.619591

Öz

Bu çalışmada, karşık sonlu eleman analizi ile kompozit eğrisel kirişlerin kesit çarpılması gözetilen normal ve kayma gerilmeleri incelenmiştir. İki düğüm noktalı eğrisel sonlu elemanlar yirmi dört adet bölge değişkenine sahiptir. Bünye bağıntıları, üç boyutlu elastisite kuramından ortotropik kompozit çubuklar için türetilmiş, kuple etkiler ve Poisson oranları gözetilmiştir. Karışık sonlu eleman formülasyonuna kesit çarpılması gözetilen burulma rijitliğinin yerdeğiştirme tabanlı sonlu eleman formülasyonu entegre edilmiştir. Normal gerilmelerin hesabında ilgili kesitin karışık sonlu eleman analizinden elde edilen eğrilikleri kullanılmıştır. Kayma gerilmeleri ise karışık sonlu eleman analizi sonucu eksenel dönme açısı ve çarpılma fonksiyonu kullanılarak yer değiştirme tabanlı sonlu elemanlarla elde edilmiştir. Kompozit bir kirişin boyutsuz normal ve kayma gerilmeleri literatür ile kıyaslanmıştır. Kompozit dairesel bir kirişin normal ve kayma gerilmeleri SOLID186 elemanların sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Kompozit eğrisel kirişlerde malzeme sabitleri oranının, kesit geometrisi ve takviye kalınlığının en büyük normal ve kayma gerilmeleri ve tabakalar arası normal gerilmeler üzerindeki etkisi incelenerek literatüre kazandırılmıştır.

Kaynakça

  • L.P. KOLLÁR, G.S. SPRINGER, Mechanics of Composite Structures, Cambridge University Press, 2003.
  • J.R. VINSON, R.L. SIERAKOWSKI, The Behavior of Structures Composed of Composite Materials (2nd ed.), Springer Netherlands, 2002.
  • V.V. VASILIEV, E.V. MOROZOV, Advanced Mechanics of Composite Materials and Structural Elements, Newnes, 2013.
  • R.M. JONES, Mechanics Of Composite Materials, CRC Press, 2014.
  • A. BHIMARADDI, K. CHANDRASHEKHARA, "Some observations on the modeling of laminated composite beams with general lay-ups", Composite Structures, 19, 371–380, 1991. doi:10/fjj4db.
  • A.A. KHDEIR, J.N. REDDY, "An exact solution for the bending of thin and thick cross-ply laminated beams", Composite Structures, 37, 195–203, 1997. doi:10/dbvxwp.
  • G.J. KENNEDY, J.S. HANSEN, J.R.R.A. MARTINS, "A Timoshenko beam theory with pressure corrections for layered orthotropic beams", International Journal of Solids and Structures. 48, 2373–2382, 2011. doi:10/b3gtk7.
  • T.P. VO, H.-T. THAI, "Static behavior of composite beams using various refined shear deformation theories", Composite Structures, 94, 2513–2522, 2012. doi:10/f32hbn.
  • R.M. AGUIAR, F. MOLEIRO, C.M. MOTA SOARES, "Assessment of mixed and displacement-based models for static analysis of composite beams of different cross-sections", Composite Structures, 94, 601–616, 2012. doi:10/drqjtb.
  • N.-D. NGUYEN, T.-K. NGUYEN, H.-T. THAI, T.P. VO, "A Ritz type solution with exponential trial functions for laminated composite beams based on the modified couple stress theory", Composite Structures, 191, 154–167, 2018. doi:10/gc9rch.
  • P. BABUSKA, R. WIEBE, M.R. MOTLEY, "A beam finite element for analysis of composite beams with the inclusion of bend-twist coupling", Composite Structures, 189, 707–717, 2018. doi:10/gc9rf7.
  • N.J. PAGANO, "Exact Solutions for Composite Laminates in Cylindrical Bending", Journal of Composite Materials, 3, 398–411, 1969. doi:10/bzn3dc.
  • A.S.D. WANG, F.W. CROSSMAN, "Some New Results on Edge Effect in Symmetric Composite Laminates", Journal of Composite Materials, 11, 92–106, 1977. doi:10/d9hkx5.
  • N.J. PAGANO, "Stress fields in composite laminates", International Journal of Solids and Structures, 14, 385–400, 1978. doi:10/crmcm7.
  • N.J. PAGANO, "Free edge stress fields in composite laminates", International Journal of Solids and Structures, 14, 401–406, 1978. doi:10/ftmfvp.
  • R.B. PIPES, N.J. PAGANO, "Interlaminar Stresses in Composite Laminates Under Uniform Axial Extension, in: J.N. Reddy (Ed.)", Mechanics of Composite Materials: Selected Works of Nicholas J. Pagano, Springer Netherlands, Dordrecht, 234–245, 1994. doi:10.1007/978-94-017-2233-9_19.
  • J.F. DAVALOS, Y. KİM, E.J. BARBERO, "Analysis of laminated beams with a layer-wise constant shear theory", Composite Structures, 28, 241–253, 1994. doi:10/d3qqfh.
  • O. RAND, "Interlaminar shear stresses in solid composite beams using a complete out-of-plane shear deformation model", Computers & Structures, 66, 713–723, 1998. doi:10/bmnvjm.
  • A.M. ZENKOUR, "Transverse Shear and Normal Deformation Theory for Bending Analysis of Laminated and Sandwich Elastic Beams", Mechanics of Composite Materials and Structures, 6, 267–283, 1999. doi:10/fsvqp8.
  • R.P. SHIMPI, Y.M. GHUGAL, "A new layerwise trigonometric shear deformation theory for two-layered cross-ply beams", Composites Science and Technology, 61, 1271–1283, 2001. doi:10/fnf2pg.
  • M. KARAMA, K.S. AFAQ, S. MISTOU, "Mechanical behaviour of laminated composite beam by the new multi-layered laminated composite structures model with transverse shear stress continuity", International Journal of Solids and Structures, 40, 1525–1546, 2003. doi:10/bnf4km.
  • S. KAPURIA, P.C. DUMIR, N.K. JAIN, "Assessment of zigzag theory for static loading, buckling, free and forced response of composite and sandwich beams", Composite Structures, 64, 317–327, 2004. doi:10/cnvcbt.
  • X. LIN, Y.X. ZHANG, "A novel one-dimensional two-node shear-flexible layered composite beam element", Finite Elements in Analysis and Design, 47, 676–682, 2011. doi:10/cc8t6s.
  • E. CARRERA, A. PAGANI, "Multi-line enhanced beam model for the analysis of laminated composite structures", Composites Part B: Engineering, 57, 112–119, 2014. doi:10/f5mwr6.
  • E.G. PAWAR, S. BANERJEE, Y.M. DESAI, "Stress Analysis of Laminated Composite and Sandwich Beams using a Novel Shear and Normal Deformation Theory", Latin American Journal of Solids and Structures, 12, 1340–1361, 2015. doi:10/gd8669.
  • J.L. MANTARI, F.G. CANALES, "A unified quasi-3D HSDT for the bending analysis of laminated beams", Aerospace Science and Technology, 54, 267–275, 2016. doi:10/f8sf7b.
  • T.-K. NGUYEN, N.-D. NGUYEN, T.P. VO, H.-T. THAI, "Trigonometric-series solution for analysis of laminated composite beams", Composite Structures, 160, 142–151, 2017. doi:10/f9hqdc.
  • T.P. VO, H.-T. THAI, T.-K. NGUYEN, D. LANC, A. KARAMANLI, "Flexural analysis of laminated composite and sandwich beams using a four-unknown shear and normal deformation theory", Composite Structures, 176, 388–397, 2017. doi:10/gd867d.
  • A. ÖZÜTOK, E. MADENCİ, "Static analysis of laminated composite beams based on higher-order shear deformation theory by using mixed-type finite element method", International Journal of Mechanical Sciences, 130, 234–243, 2017. doi:10/gb2vmg.
  • S. MINERA, M. PATNI, E. CARRERA, M. PETROLO, P.M. WEAVER, A. PIRRERA, "Three-dimensional stress analysis for beam-like structures using Serendipity Lagrange shape functions", International Journal of Solids and Structures, 141–142, 279–296, 2018. doi:10/gds694.
  • R.A. SHENOI, W. WANG, "Through-thickness stresses in curved composite laminates and sandwich beams", Composites Science and Technology, 61, 1501–1512, 2001. doi:10/fk897p.
  • H. MATSUNAGA, "Interlaminar stress analysis of laminated composite and sandwich circular arches subjected to thermal/mechanical loading", Composite Structures, 60, 345–358, 2003. doi:10/dw5mbn.
  • P. MALEKZADEH, "A two-dimensional layerwise-differential quadrature static analysis of thick laminated composite circular arches", Applied Mathematical Modelling, 33, 1850–1861, 2009. doi:10/cdnshx.
  • C. THURNHERR, R.M.J. GROH, P. ERMANNI, P.M. WEAVER, "Higher-order beam model for stress predictions in curved beams made from anisotropic materials", International Journal of Solids and Structures, 97–98, 16–28, 2016. doi:10/f844kb.
  • J.E. SCHNABEL, M. YOUSFI, C. MITTELSTEDT, "Free-edge stress fields in cylindrically curved symmetric and unsymmetric cross-ply laminates under bending load", Composite Structures, 180, 862–875, 2017. doi:10/gbzpdn.
  • R. EL FATMI, H. ZENZRI, A numerical method for the exact elastic beam theory. Applications to homogeneous and composite beams, International Journal of Solids and Structures, 41, 2521–2537, 2004. doi:10/b46zq6.
  • K. DARILMAZ, E. ORAKDOGEN, K. GİRGİN, S. KÜÇÜKARSLAN, "Torsional rigidity of arbitrarily shaped composite sections by hybrid finite element approach", Steel and Composite Structures, 7, 241–251, 2007. doi:10/gc6xzb.
  • R. EL FATMI, N. GHAZOUANI, "Higher order composite beam theory built on Saint-Venant’s solution. Part-I: Theoretical developments", Composite Structures, 93, 557–566, 2011. doi:10/b35hv7.
  • R. BARRETTA, "On the relative position of twist and shear centres in the orthotropic and fiberwise homogeneous Saint–Venant beam theory", International Journal of Solids and Structures, 49, 3038–3046, 2012. doi:10/f385gf.
  • C.S. JOG, I.S. MOKASHI, "A finite element method for the Saint-Venant torsion and bending problems for prismatic beams", Computers & Structures, 135, 62–72, 2014. doi:10/gc6xzc.
  • R. BARRETTA, R. LUCIANO, J.R. WILLIS, "On torsion of random composite beams", Composite Structures, 132, 915–922, 2015. doi:10/gc6xzd.
  • K. DARILMAZ, E. ORAKDÖĞEN, K. GİRGİN, "Saint-Venant torsion of arbitrarily shaped orthotropic composite or FGM sections by a hybrid finite element approach", Acta Mech. 229, 1387–1398, 2018. doi:10/gc6xzg.
  • U.N. ARIBAS, M. ERMİŞ, N. ERATLI, M.H. OMURTAG, "The static and dynamic analyses of warping included composite exact conical helix by mixed FEM", Composites Part B: Engineering, 160, 285–297, 2019. doi:10/gft72h.
  • V. YILDIRIM, "Governing equations of initially twisted elastic space rods made of laminated composite materials", International Journal of Engineering Science, 37, 1007–1035, 1999. doi:10/d384x5.
  • M.H. OMURTAG, A.Y. AKÖZ, "The mixed finite element solution of helical beams with variable cross-section under arbitrary loading", Computers & Structures, 43, 325–331, 1992. doi:10/b644p8.
  • N. ERATLI, M. YILMAZ, K. DARILMAZ, M.H. OMURTAG, "Dynamic analysis of helicoidal bars with non-circular cross-sections via mixed FEM", Structural Engineering and Mechanics, 57, 221–238, 2016. doi:10/f8pd8q.
  • A.Y. AKÖZ, M.H. OMURTAG, A.N. DOḠRUOḠLU, "The mixed finite element formulation for three-dimensional bars", International Journal of Solids and Structures, 28, 225–234, 1991. doi:10/fwb26x.
  • J.T. ODEN, J.N. REDDY, Variational methods in theoretical mechanics, Springer Science & Business Media, 2012.
  • A. CHAKRABARTI, H.D. CHALAK, MOHD. ASHRAF IQBAL, A.H. SHEIKH, "A new FE model based on higher order zigzag theory for the analysis of laminated sandwich beam with soft core", Composite Structures, 93, 271–279, 2011. doi:10/fmxhzr.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular İnşaat Mühendisliği
Bölüm Diğer
Yazarlar

Umit Necmettin ARIBAS (Sorumlu Yazar)
İSTANBUL OKAN ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
0000-0002-9703-9467
Türkiye

Destekleyen Kurum İstanbul Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi
Proje Numarası MGA-2017-4739
Teşekkür Bu araştırmaya destek olan İstanbul Teknik Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri birimine teşekkür ederim (Proje no: MGA-2017-4739)
Yayımlanma Tarihi 20 Aralık 2019
Başvuru Tarihi 12 Eylül 2019
Kabul Tarihi 26 Kasım 2019
Yayınlandığı Sayı Yıl 2019, Cilt 8, Sayı 3

Kaynak Göster

Bibtex @konferans bildirisi { ngumuh619591, journal = {Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {2564-6605}, address = {Niğde Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Merkez Yerleşke, Niğde}, publisher = {Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {8}, pages = {16 - 29}, doi = {10.28948/ngumuh.619591}, title = {KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ}, key = {cite}, author = {Arıbas, Umit Necmettin} }
APA Arıbas, U. N. (2019). KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ . Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi , 21. Ulusal Mekanik Kongresi Özel Sayısı , 16-29 . DOI: 10.28948/ngumuh.619591
MLA Arıbas, U. N. "KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ" . Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 8 (2019 ): 16-29 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/ngumuh/issue/50813/619591>
Chicago Arıbas, U. N. "KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ". Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 8 (2019 ): 16-29
RIS TY - JOUR T1 - KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ AU - Umit Necmettin Arıbas Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - doi: 10.28948/ngumuh.619591 DO - 10.28948/ngumuh.619591 T2 - Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 16 EP - 29 VL - 8 IS - 3 SN - -2564-6605 M3 - doi: 10.28948/ngumuh.619591 UR - https://doi.org/10.28948/ngumuh.619591 Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ %A Umit Necmettin Arıbas %T KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ %D 2019 %J Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi %P -2564-6605 %V 8 %N 3 %R doi: 10.28948/ngumuh.619591 %U 10.28948/ngumuh.619591
ISNAD Arıbas, Umit Necmettin . "KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ". Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 8 / 3 (Aralık 2019): 16-29 . https://doi.org/10.28948/ngumuh.619591
AMA Arıbas U. N. KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ. NÖHÜ Müh. Bilim. Derg.. 2019; 8(3): 16-29.
Vancouver Arıbas U. N. KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 8(3): 16-29.
IEEE U. N. Arıbas , "KOMPOZİT EĞRİSEL KİRİŞLERDE KESİT ÇARPILMASI GÖZETİLEREK NORMAL VE KAYMA GERİLMELERİNİN KARIŞIK SONLU ELEMANLARLA ANALİZİ", Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 8, sayı. 3, ss. 16-29, Ara. 2019, doi:10.28948/ngumuh.619591

 23135