Search

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Viskoelastik çekirdeğe sahip sandviç kompozit plakların anlık basınç yükü altındaki geçici dinamik davranışı teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Açık literatürde anlık basınç yükleri altındaki, farklı çekirdek konfigürasyonlarına sahip sandviç plakların davranışları ile ilgili çalışmalar mevcuttur. Ancak, viskoelastik çekirdeğe sahip sandviç yapıların anlık basınç yükü altındaki dinamik davranışına viskoelastik çekirdeğin etkilerini inceleyen çalışmalara rastlanmamıştır. Ayrıca konuyla ilgili deneysel çalışmalar da literatürde bulunamamıştır. Bu çalışmada dikdörtgen sandviç plaklar sönüm sağlayan bir takım viskoelastik çekirdek katmanlarıyla desteklenmiştir. Plağın yüzey levhaları bir miktar viskoz sönüm yeteneğine sahip katmanlı kompozitlerden yapılmıştır. Bütün kenarlarından ankastre plaklar incelenmiştir. Sandviç plağın geçici dinamik davranışının incelenmesinde deneysel ve teorik yaklaşımlar kullanılmıştır. Sandviç plakların imalatında kullanılan malzemelerin viskoelastik özellikleri DMA test cihazı kullanılarak elde edilmiştir. Anlık basınç yükü temin etmek ve daha sonra bunu sandviç plağa etki ettirmek için bir deney düzeneği kurulmuştur. Plak üzerindeki basınç dağılımı plak üzerinde belirli noktalara yerleştirilen minyatür basınç duyargaları ile elde edilmiştir. Sandviç plak üzerindeki belirli noktalarda gerinimin (strain) zamanla değişimlerini elde etmek için gerinim ölçerler (straingage) kullanılmıştır. Ölçümlerde yüksek örnekleme hızlı bir veri toplama sistemi kullanılmıştır. Viskoelastik çekirdeğe sahip sandviç kompozit plağın hareket denklemleri Hamilton ilkesi kullanılarak türetilmiştir. Kesme etkileri ve büyük deformasyondan kaynaklanan doğrusal olmayışlar türetmede hesaba katılmıştır. Viskoelastik davranış bir doğrusal viskoelastik teori kullanılarak modellenmiştir. Uzay bölgesinde yer değiştirme alanına deneme fonksiyonlarıyla yaklaşım yapılarak hareket denklemleri Galerkin metodu ile zaman bölgesine indirgenmiştir. Zaman bölgesindeki doğrusal olmayan bağlı (coupled) denklemler Mathematica yazılımı ile çözülmüştür. Sandviç kompozit plağın viskoelastik dinamik davranışı ANSYS sonlu eleman yazılımı kullanılarak da incelenmiştir. Teorik sonuçlar deneysel ve sayısal sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Uyumsuzluklar yorumlanmış; teorik ve deneysel yaklaşımlar için iyileştirilme çalışmaları yapılmıştır. Malzeme ve geometri ile ilgili özelliklerin dinamik davranışa etkileri incelenmiştir. Anlık basınç yükü altında gerçekleştirilen deneyler ve analizlerin zamana bağlı normal gerinim grafikleri karşılaştırıldığında, titreşim karakterleri, tepe noktaları, titreşim frekansları açısından iyi bir uyum olduğu görülmüştür., The dynamic behaviour of sandwich composite plates with viscoelastic core subjected to the blast loading is investigated. There are some studies on the dynamic behaviour of sandwich plates under blast load in the literature. But, there is not a study reported on the dynamic behaviour of sandwich plates with viscoelastic core under blast loading. In this study, the rectangular sandwich plates with viscoelastic core are produced. The face sheets are produced using laminated composite with a small amount of damping. The plates are clamped at all edges. The theoretical and experimental methods are used. The viscoelastic properties of materials used for the production of sandwich plates are determined using DMA. An experimental setup is manufactured to obtain the blast pressure. The pressure distribution on the plate is obtained by using miniature pressure transducers. The straingauges are used to obtain the strains at some specific points on the plate. A high speed data acqusition system is used to obtain the data. The equations of motion of the sandwich plates with viscoelastic core are obtained using Hamilton’s principle. The shear and large deflection effects are considered. The viscoelasticity is modeled using a linear viscoelastic theory. The solution functions are choosen and the equations of motion are reduced in the equations in time domain using Galerkin method. The coupled equations in time domain are solved using Mathematica software. The viscoelastic dynamic behaviour of sandwich plates is also investigated by using ANSYS finite element software. The theoretical and experimental results are compared. The differences are discussed. The effects of material and geometry on the dynamic behaviour are investigated. The effects of layers on the dynamic behaviour are also investigated. The vibration characteristics, peak points, vibration frequencies are found to be in an agreement. The discrepancies on the frequencies are because of the vibration with high amplitude at the beginning and damping after the pressure is unloaded. The membran and bending effects are dominant in the high amplitude vibration region, however bending effects are dominant in the low amplitude vibration region., Doktora, PhD

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009, Bu tez çalışmasında, anlık basınç yüküne maruz katmanlı hibrit kompozit plakların dinamik davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deney Donanımı bir yüksek basınç tankından beslenen bir ucu kapalı, diğer ucu bir membran ile kapatılmış bir şok tüpü ile test plaklarının bağlanacağı mesnetler ve bunların monte edildiği bir çerçeve sistemden oluşmaktadır. Deneysel çalışmalarda, basınç tüpü içerisinde elde edilen basınçlandırılmış hava, tüpün açık ucuna yerleştirilmiş membranın artan iç basıncın etkisiyle patlaması sonucu anlık basınç yükü tüpün karşısında ankastre olarak mesnetlenmiş kompozit plağa etki ettirilmiştir. Plağın ön yüzeyinde farklı konumlara yerleştirilen üç adet basınç duyargasıyla basıncın plak üzerinde zamanla değişimi tespit edilmiştir. Aynı anda plağın ön ve arka orta noktalarındaki gerinim ölçerler vasıtasıyla da gerinimlerin zamanla değişimleri ölçülmüştür. Sayısal analizlerde ANSYS 11.0 sonlu elemanlar analiz programı kullanılmıştır. Hibrit kompozit plağı oluşturan her bir kompozit malzemenin mekanik özelliklerinin belirlenmesi için çekme deneyleri yapılmıştır. Kompozit plaklar ANSYS 11.0 yazılımı ile modellenmiş ve deneylerde ölçülen basınç değerleri kullanılarak geçici (transient) analiz yapılmıştır. Elde edilen gerinim değerleri deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır., This research deals with experimental and numerical investigation of hybrid laminated composite plate’s dynamic behavior subjected to blast load. The experimental platform consists of several parts such as a shock tube, which is fed by a pressure tank, supports for composite plates, and frame structure for shock tube and plate supports. In the experimental study, cylindrical tubes are designed to obtain air blast load. A compressor is used to pressurize the tube. The tube’s one end is closed and the other end is open, which is closed by a thin membran. At a certain internal pressure, according to the membrane’s strength, the membrane explodes and generate air blast load. Then pressure distributions on plates were measured by using pressure transducers on the front side of plate depend on time. In addition, strains on plates were measured by using strain gauges located in the middle of the two sides of plates. For numerical study, the ANSYS 11.0 software was used. Tensile tests were carried out to determine the each composite ply’s mechanical properties. Then, finite element models of hybrid laminated composite plates were created by using ANSYS 11.0 finite elements software. In addition, a transient analysis under blast load was done by using blast loads that measured at the experiment to obtain strain-time histories. At last, a comparison was studied between the experimental and numerical results., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Bu araştırma anlık basınç yükü etkisi altındaki katmanlı kompozit bir plağın yapısal sönüm etkilerini içeren lineer olmayan dinamik denklemlerinin türetilmesini ve çözümünü içerir. Hareketin dinamik denklemleri virtüel iş ilkesi kullanılarak elde edilmiştir. Geometrik nonlineerlik etkileri ince plaklar için von Kármán büyük yer değiştirmeler teorisi kullanılarak hesaba katılmıştır. Yer uzayı için yaklaşık bir çözüm kabul edilmiştir. Zaman uzayında lineer olmayan diferansiyel denklemleri elde etmek için Galerkin yöntemi kullanılmıştır. Lineer olmayan bu diferansiyel denklemler yapısal sönüm etkilerini içermektedir. Bağlı ve lineer olmayan diferansiyel denklemlerin çözümü için sonlu farklar yöntemi uygulanmıştır. Teorik analiz sonuçları deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Frekans ve genliğin pik değeri için iyi bir uyum görülmüştür. Farklı sınır şartları altında plağın yüzey alanı sabit kalacak şekilde açıklık oranları değiştirilerek parametrik bir çalışma yapılmıştır. Farklı malzemeler için elyaf oryantasyonunun etkileri araştırılmıştır. Farklı sönüm oranları için sönüm etkilerinin hesaba katıldığı analiz çalışmaları yapılarak sayısal ve deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Plağın uzun zaman cevabının sönümlü ve sönümsüz halde boyutsuz olarak karşılaştırılması yapılmıştır. Farklı sınır şartları altında plakların zaman içinde birim uzama değişimleri seçilen belirli noktalarda karşılaştırılmıştır., This research deals with the derivation and solution of nonlinear dynamic equations of a laminated plate exposed to blast load including structural damping effects. Dynamic equations of the motion are derived by the use of the virtual work principle. The geometric nonlinearity effects are taken into account with the von Kármán large deflection theory of thin plates. An approximate solution is assumed for the space domain. The Galerkin Method is used to obtain the nonlinear differential equations in the time domain. These nonlinear differential equations include structural damping effects. The finite difference method is applied to solve the system of coupled nonlinear equations. The results of theoretical analysis are compared with the experimental results. A good agreement is found for the peak values and frequencies. A parametric study is applied for different aspect ratios by keeping the plate area constant for several boundary conditions. Fiber orientation effects are investigated for different materials. Numerical and experimental results of the analyses including structural damping effects are compared for different damping ratios. Comparison of non-dimensional damped and undamped long time responses of the plate is studied. Strain-time histories of the plates are compared for different boundary conditions on the specific points., Doktora, PhD