Akademik Veri Yönetim Sistemi
Uluslararası Mühendislik Sempozyumu (IES'20), İzmir, Türkiye, 5 - 06 Aralık 2020, ss.246-253
Teknolojinin gelişmesiyle birlikte havacılık, ağır sanayi sektörleri ve birçok alanda son yıllarda yaşanan
gelişmeler, bu alanlarda kompozit malzemelerin daha verimli kullanılması ihtiyacını yaratmıştır. Bu
malzemelere bir alternatif olarak, havacılık uygulamaları, uzaydaki aşırı sıcaklık değişiklikleri göz önüne
alındığında boyutsal olarak kararlı kompozit malzemeler gibi malzemeleri keşfetme ihtiyacını beraberinde
getirmiştir. Bu bakımdan tabakalı kompozit malzemeler, uyarlanabilirlik özellikleri sayesinde uzay
yapılarının boyutsal kararlılık ihtiyacını karşılamak için iyi bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, mümkün
olan en büyük boyutsal kararlılığı elde etmek için düşük ısıl genleşme katsayılarına sahip simetrik balans
karbon/epoksi kompozit laminatların optimum istifleme dizilerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Fiber
açıları tasarım değişkenleridir ve elastisite modülleri birçok tasarım durumunda doğrusal olmayan
kısıtlamalar olarak ele alınmaktadır. Tasarım problemlerini çözmek için genetik algoritma (GA) ve
genelleştirilmiş kalıp arama algoritması (GPSA) yöntemlerini birleştiren bir hibrit algoritma
kullanılmaktadır. Çalışma, hem geleneksel (0°, + 45°, −45°, 90°) hem de sürekli (−90° ila +90°) fiber
açılarıyla 12 katmanlı ve 16 katmanlı kompozit optimizasyonlarını içermektedir. Sonuçlar, literatür
değerlerinden önemli ölçüde daha düşük termal genleşme katsayılarına sahip olan ve mümkün olan en
yüksek sertliği (elastisite modülleri) sağlayan optimum istifleme dizilerinin, sürekli fiber açıları kullanılarak
elde edilebileceğini göstermektedir. Ancak kompozit laminatların ısıl genleşme katsayıları, sertlik
kısıtlamaları sağlanmış olsa bile, sürekli fiber açıları olan tasarımlara göre geleneksel fiber açıları ile
optimizasyonda daha düşük elde edilmektedir. Ayrıca, uzay yapılarının ciddi sıcaklık değişimlerine maruz
kaldığı da iyi bilinen bir gerçektir. Bu nedenle, seçilen bazı optimum boyutsal kararlı tasarımların belirli
sıcaklık değişimleri altında kompozit malzemelerin Tsai-Wu ve Hashin-Rotem hasar teorileri dikkate
alınarak güvenli olup olmadığı da ayrıca araştırılmıştır. Sonuçlar, hasar zarfları ile birlikte tasarımların
malzeme yönlerindeki gerilmelerinin durumunu gösteren şekillerde sunulmuştur. Sonuçlardan, optimum
boyutsal kararlı tasarımların çoğunun hasar teorilerine göre güvenli bölge içerisinde olduğu
görülmektedir.