Elyaf sarma ile üretilen kompozit yapıdaki basınçlı kapların değişik yüklemelerde modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, günlük hayatta karşımızı sıklıkla çıkan basınçlı kap uygulamaları üzerine çalışma yapılmıştır. Basınçlı kap yapıları için Ashby Metodu kullanılarak sistem için uygun malzeme seçilmiştir. Üretilebilecek en iyi tasarım, matematiksel model ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Yapılan matematiksel modelde malzeme olarak seçilen karbon fiber takviyeli kompozitler için elyaf sarma açısı parametrik olarak tanımlanmış ve genetik algoritma yöntemi kullanılarak en iyi sistem tasarımı oluşturulmuştur. Burada dayanıma etki eden katman sayısı da ele alınarak katman sayısı değişiminin gerilme dağılımına etkisi sorgulanmıştır. Yapılan işlemleri doğrulamak için aynı işlemler bilgisayar ortamına aktarılarak sayısal çözümleme programlarıyla analiz edilmiştir. Bunun için öncelikle ilk tasarım 3D modeli oluşturulmuş ve arkasından kompozit ve sayısal modüllerle gerekli işlemler yapılmıştır. Analizlerde yine aynı değerler parametrik olarak belirlenmiş ve sonuç olarak matematiksel model ve sonlu elemanlar çözümünün doğrulanması yapılmıştır. Çalışmayla ilgili literatür çalışmaları incelenmiş ve yapılan deneysel çalışmalar ile tezde yapılan analitik ve numerik çözümler karşılaştırılarak doğrulama sağlanmıştır. Alınan sonuçlar incelendiğinde en iyi açı değerindeki gerilme dayanımının maksimum değerde performans sağladığı ve katman sayısının sistem dayanımına nasıl etki ettiği görülmüştür.

In this project, pressure vessel applications were studied. The suitable material for the system was selected using the Ashby Method for pressure vessel. The best design that can be produced is determined using the mathematical model and the finite element method. For the carbon fiber reinforced composites selected as the material in the mathematical model, the fiber winding angle was defined parametrically and the best system design was created by using the genetic algorithm method. Here, the effect of the number of layers on the stress distribution is questioned. The same operations were transferred to the computer environment and analyzed by numerical analysis programs in order to verify the calculations. Firstly, 3D model of design was created and then the necessary operations were done with composite and structural modules. In the analyzes, same values were determined parametrically and as a result, mathematical modeling and FEM solution were verified. The literature studies were examined and the validation was made by comparing the experimental studies, analytical and numerical solutions made in the thesis. When the results are examined, it is seen how the strength at the best angle value provides maximum performance and how the number of layers affects the system strength.