Large thermal deflection and vibration analysis of laminated composite plates pertially embedded with shape meemory alloys
Şekil bellek alaşımlarının kısmi olarak gömülü olduğu katmanlı kompozit plakalarda büyük ısısal çökme ve titreşim analizi
- Tez No: 142753
- Danışmanlar: PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN, PROF. DR. CHUH MEI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ŞEKİL BELLEK ALAŞIMLARININ KISMI OLARAK GÖMÜLÜ OLDUĞU KATMANLI KOMPOZİT PLAKALARDA BÜYÜK ISISAL ÇÖKME VE TİTREŞİM ANALİZİ ÖZET Bu çalışmada önceden uzatılmış şekil bellek alaşımı (ŞBA) fiberlerle kısmi olarak gömülü kompozit plakaların artan sıcaklıkla ısısal burkulmaları ve serbest titreşim analizi sunulmuştur. ŞBA fiberler kompozit plakalara yerleştirilerek yüksek burkulma sıcaklıkları elde edilebilir. ŞBA'nm ana dezavantajı diğer kompozit malzemelerden oldukça fazla olan özgül ağırlığıdır. Kompozit plakaların tasarlanması esnasında ŞBA fiberleri tabakaların ortasında yoğunlaştınlabilir. Böylelikle plakanın sağlamlığı azaltılmadan ŞBA'mn hacim oranı ve dolayısıyla plakanın ağırlığı düşürülebilir. Optimum yapısal konfigürasyon için plaka ağırlığı ve kritik burkulma sıcaklığı göz önüne alınarak sonlu elemanlar yönteminden faydalanılmıştır. Kompozit plakaların kritik sıcaklığının ve büyük ısısal çökmesinin tahmini ve serbest titreşim davranışının çözüm usulleri için lineer olmayan sonlu eleman formülasyonu sunulmuştur. Lineer olmayan sonlu eleman sistem denklemi, sıcaklığa bağlı ŞBA ve kompozit malzemenin malzeme özellikleri ile büyük ısısal çökmeden kaynaklanan geometrik lineersizlik göz önüne alınarak çıkarılmıştır. Lineer olmayan malzeme özelliklerinden kaynaklanan ilk çökme ve gerilmeyi gözönüne alan artan ısısal bir yöntem verilmiştir. Von Karman'm lineer olmayan uzama-yerdeğiştirme bağlantısı ve sabit benzeri ısısal gerilme teorisi denklem çıkarılmasında kullanılmıştır. Çözüm usulleri için ilk önce büyük ısısal çökme belirlenmiş, daha sonra serbest titreşim analizi ile ısısal olarak çökmüş denge hali için doğal frekanslar hesaplanmıştır. Değişik ŞBA oranlı plaka örnekleri göstermektedir ki plaka ağırlıkları düşürülebilir ve kritik burkulma sıcaklığı ve ısısal çökme ŞBA'nın uygun yerleşimi ve hacim oranı ile kontrol edilebilir. Sıcaklıkla en düşük birkaç frekansın değişimi ve ŞBA'mn doğal frekanslar üzerindeki etkisini göstermek için titreşim analizi sonuçlan sunulmuştur. xı
Özet (Çeviri)
LARGE THERMAL DEFLECTION AND VIBRATION ANALYSIS OF LAMINATED COMPOSITE PLATES PARTIALLY EMBEDDED WITH SHAPE MEMORY ALLOYS SUMMARY In this study, composite plates partially embedded with prestrained shape memory alloy (SMA) fibers in thermal buckling and free vibration at elevated temperatures are presented. By embedding SMA fibers into composite plates, high critical buckling temperatures can be obtained. The major disadvantage of SMA is its high mass density, which is considerably heavier than the other composite materials. During design process of a composite plate, SMA fibers can be concentrated in the middle section of the layers. Consequently, the volume fraction of SMA and the overall plate weight can be lowered without reducing plate stiffness. Finite element method is utilized to demonstrate an alternate approach for optimal structural configuration considering critical buckling temperature and plate weight. Nonlinear finite element formulation for predicting critical buckling temperature and large thermal deflection, and solution procedure for the free vibration behavior of composite plates is presented. Nonlinear finite element system equations are derived considering the temperature-dependent material properties of SMA and composite matrix, and the geometric nonlinearity due to large thermal deflection. A thermal incremental method that considers the initial deflection and initial stresses due to nonlinear material properties is used. The von Karman nonlinear strain-displacement relation and quasi-steady thermal stress theory are employed in the derivation. For solution procedures, large thermal deflection is determined first, then natural frequencies are calculated by the free vibration analysis about the thermally buckled equilibrium position. Examples of hybrid composite plates with variable SMA ratios shows that plate weights can be lowered and the critical buckling temperatures and thermal deflection can be controlled by using proper selection of SMA location and volume fraction. Results of vibration analysis are given to show the variation of lowest few frequencies versus temperature, and the influence of SMA on the natural frequencies at elevated temperatures. xn
Benzer Tezler
- Yapıştırıcıların genel özellikleri ve çekme gerilmesine maruz yapışma birleşmesinin analitik ve nümerik olarak incelenmesi
Başlık çevirisi yok
LEVENT KODAKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TEMEL KATİL
- Ani sıcaklık değişimi etkisindeki türbin kanadı nonlineer titreşimlerinin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
The F.E. analysis of nonlinear vibrations of turbine blade subjected to transient heat flux
ÖMER KADİR MORGÜL
- Bir hidrolik platformda bilgisayar destekli mühendislik uygulamaları
Computer aided enginering applications on a hydraulic platform
BURÇİN SÖĞÜT
- Boru tesisatlarında ısıl gerilme analizi
Thermal stress analysis of the piping systems
SEMA AVCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM PARMAKSIZOĞLU
- Chemical kinetic modelling of autoignition under conditions relevant to knock in spark ignition
Kıvılcım ateşlemeli motorlarda vuruntu şartlarında kendiliğinden tutuşmanın kimyasal kinetik modellemesi
HAKAN SERHAD SOYHAN
