Performance analysis of carbon fiber reinforced polymer against bird strike
Karbon fiber takviyeli polimerin kuş çarpmasına karşı performans analizi
- Tez No: 984765
- Danışmanlar: PROF. DR. FAHRETTİN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Motorlu uçuşun icadından bu yana havacılık güvenliği, dünya genelinde önemli bir risk oluşturan kuş çarpmalarından etkilenmeye devam etmektedir. Havacılık endüstrisi, uçak bileşenlerinin hizmet ömrünü artırırken aynı zamanda maliyet ve ağırlık açısından avantaj sağlamayı hedefleyerek, yüksek özgül mukavemet, üstün korozyon direnci ve gelişmiş yorulma dayanımı gibi nitelikler sunan kompozit malzemelere yönelmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, yüksek hızlı kuş çarpmalarının kompozit kanat ön kenarı üzerindeki yapısal etkilerini araştırmaktır. Kuş ve kompozit malzeme modelleri, sırasıyla titanyum ve karbon fiber takviyeli kompozit plakalarla ilgili literatürde yer alan deneysel verilerle doğrulanmıştır. Sayısal analizler, birim deformasyon sonuçlarını doğru bir şekilde tahmin etti. Doğrulama çalışmalarının ardından, skin (dış yüzey) için M40J kompozit malzeme kullanılarak bir kanat ön kenarı yapısı tasarlanmıştır. Bu yapı üzerinde farklı kuş kütleleriyle çarpma simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, kuşun boyutu ve kütlesi arttıkça kompozit kabukta meydana gelen yapısal hasarın da daha şiddetli hâle geldiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, farklı çarpma açılarının etkileri analiz edilmiş ve sapma ekseni boyunca çarpma açısının azalması yapısal hasarın azaldığını gösterirken, yunuslama ekseni boyunca açılı çarpmaların daha ciddi hasarlara yol açtığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, farklı özel lamine istifleme dizilimlerinin yapısal performans üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Bu kapsamda çapraz laminat, açılı laminat, anti-simetrik ve simetrik dizilimlere sahip M40J kompozit yapılar analiz edilerek karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, çapraz laminatın en zayıf performansı sergilediğini; ara elyaf açılarına sahip açılı laminatların ve simetrik yapılandırılmış dizilimlerin ise üstün darbe direncine sahip olduğunu ortaya koymuştur. Bu bulgular, kompozit yapısal tasarımda istifleme dizisinin kritik rolünü vurgulamakta ve hafif fakat dayanıklı çözümler geliştirebilmek için elyaf yöneliminin optimize edilmesinin önemini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Since the invention of powered flight, aviation safety has been affected by bird strikes, a significant risk worldwide. The aviation industry is turning to composite materials that provide high specific strength, superior corrosion resistance, and enhanced fatigue performance, with the objective of extending the service life of aircraft components while also achieving cost and weight advantages. The primary objective of this study is to investigate the structural effects of high velocity bird impacts on the leading edge of a composite wing. The bird and composite material models are validated with experimental data from the literature on titanium and carbon fiber-reinforced composite plates, respectively. The numerical analyses accurately predicted strain results. A wing leading edge structure with M40J composite skin was designed and subjected to bird strike simulations. Bird strike simulations were then conducted on the structure using different bird masses. The results showed that as the bird's size and mass increased, the severity of structural damage to the composite skin also increased. Furthermore, the effects of impact angle were analyzed, and it was observed that a decrease in the yaw impact angle reduced structural damage, whereas angled impacts along the pitch axis caused more severe damage. Furthermore, the influence of laminate stacking sequences on structural performance was investigated. In this context, M40J composite skins with cross-ply, angle-ply, anti-symmetric, and symmetric stacking sequences were analyzed and compared. The results showed that the cross-ply laminate exhibited the lowest performance, whereas angle-ply laminates with intermediate fiber angles and symmetric configurations provided superior impact resistance. These findings emphasize the critical role of stacking sequence in composite structural design and highlight the importance of optimizing fiber orientation to achieve lightweight yet resilient solutions.
Benzer Tezler
- An experimental study on the behavior of square short concrete columns confined with hybrid frpunder monotonic axial compression stress
Monotonik eksenel basınç yüklemesi altında hibrit liflipolimer malzeme ile sargılanmış kare beton kolonların davranışı üzerine deneysel bir çalışma
BILAL IBRAHIM MAJEED AL-OUBAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEDİNE İSPİR ARSLAN
- Strengthening the performance of reinforced concrete beams externally and internally with CFRP
Betonarme kirişlerin performansının lif takviyeli polimerlerle dıştan ve içten güçlendirilmesi
ESRA AVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiAydın Adnan Menderes Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET EREN UZ
- Afet zararlarının azaltılması kapsamında 1976 yılı öncesi betonarme yapıların harman tuğla yığma duvarlarla güçlendirilmesi ve deprem performans analizi
Seismic performance analysis and strengthening of pre-1976 reinforced concrete buildings using brick masonry walls within the scope of disaster risk reduction
İSMAİL CAN ULUSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiAfet ve Acil Durum Yönetimi Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. HASAN YILDIRIM
- Fabrication and characterization of a carbon fiber/ epoxy composite reflector antenna
Karbon fiber/ epoksi kompozit reflektör anten imalatı ve karakterizasyonu
SÜMEYYA YAZAN ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Nanomalzemelerle güçlendirilmiş radyasyon zırhlama özelliğine sahip polimer kompozit üretilmesi
Production of radiation shielding polymer composite reinforced with nanomaterials
ALİ MURAT SÜRÜCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Nükleer MühendislikDüzce ÜniversitesiKompozit Malzeme Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERKAN SUBAŞI