GCRIS

Now showing 1 - 2 of 2

The design and optimization of multiscale hybrid nanocomposite structures for vibration and buckling behavior
(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Ayakdaş, Ozan; Artem, Hatice Seçil; Aydın, Levent
Bu tezde, otomotiv, havacılık ve uzay sanayi gibi endüstrilerde yaygın olan geleneksel sentetik karbon ve cam elyaf takviyeli kompozit yapılara alternatif olarak çok fazlı hibrit doğal fiber takviyeli nanokompozit yapılar sunulmaktadır. Alternatif tasarımların kritik burkulma yükünü, doğal frekansını ve yapısal güvenlik faktörünü maksimize etmek için Differential Evolution, Simulated Annealing, ve Nelder-Mead stokastik optimizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Fiber hacim oranı, fiber oryantasyon açısı ve her tabakadaki Karbon Nanotüplerin (CNT) veya Grafen Plaketlerin (GPL) hacim içeriği eş zamanlı olarak tasarım değişkenleri olarak kullanılmıştır. CNT veya GPL ile güçlendirilmiş matrislerin etkili malzeme özellikleri, nanodolgu maddelerinin kümelenme etkileri göz önünde bulundurularak Modifiye Halpin-Tsai denklemleri ve karışım kuralı kullanılarak hesaplanmıştır. Çok fazlı ara hibrit fiber tabakalı nanokompozit yapıların vibrasyon, burkulma ve hasar analizleri, hem analitik yöntemler (Navier çözümü ile Birinci Derece Kayma Deformasyon Teorisi (FSDT) ve Klasik Laminasyon Teorisi (CLT)) hem de Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) kullanılarak yapılmıştır. Maksimum mekanik özellik ve minimum ağırlık ve maliyet için çok amaçlı optimizasyon problemleri, geleneksel kompozit yapılara çevre dostu, hafif ve düşük maliyetli alternatifler önerebilmek amacıyla Ceza Fonksiyonu yaklaşımı kullanılarak stratejik bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, otomotiv endüstrisinde potansiyel gelecekteki uygulamalar için optimum nanokompozit tahrik mili tasarımları, kalınlık boyunca kümelenme etkileri dahil olmak üzere eşit olmayan şekilde dağılmış fiber ve CNT dağılımına sahip hibrit Karbon/Keten/CNT takviyeli yapılarla önerilmiştir. Genel sonuçlar, doğal fiberlerin GPL veya CNT ile optimize edilmesinin, mühendislik yapılarında sadece çevresel sürdürülebilirlik açısından değil, aynı zamanda ağırlık, maliyet, frekans ve burkulma özelliklerine dayalı kompozit malzeme tasarımının performansı açısından da avantajlar sağladığını göstermiştir.
Design of Dimensionally-Stable Laminated Somposites Subjected To Hygro-Thermo Loading by Stochastic Optimization Methods
(Izmir Institute of Technology, 2011) Aydın, Levent; Artem, Hatice Seçil
The materials used in aerospace structures such as antenna, satellites and missiles should have such features as low density, high stiffness, low coefficients of thermal and moisture expansions simultaneously. Fiber reinforced polymer composite materials can satisfy these requirements with an appropriate stacking sequence using optimization methods and hence dimensionally stable composites are obtained. In this thesis, two different materials carbon/epoxy and E-glass/epoxy composites are considered. Both materials have been used for optimization, stress and failure analysis. However, only for E-glass/epoxy, experimental studies have been performed including determination of stiffness, strength characteristics, Poisson's ratio, fiber volume fraction, glass transition temperature (Tg) and coefficient of thermal expansion (CTE). The objective of optimization part is to design the stacking sequence of the carbon/epoxy and E-glass/epoxy laminated composites having low CTE and high elastic moduli. In design process, multi-objective genetic algorithm optimization of the carbon/epoxy composite plates are verified by single-objective optimization approach by using the Genetic Algorithm (GA), Generalized Pattern Search (GPS) and Simulated Annealing (SA) algorithms. MATLAB Optimization Toolbox is used to obtain Pareto-optimal designs and global optimum points for different model problems. Stress and strain distributions are presented through the thickness of the laminates subjected to mechanical, thermal, and hygral loadings. Stress analysis results showed that effect of mechanical loads dominate to hygral and thermal loads. All the stochastic search methods carried out in the present thesis have produced almost the same results with different stacking sequences.

Phd Degree / Doktora

Browse

Filters

Settings

Sort By

Results per page

Search Results