Eğilme ve uzama modülleri farklı katmanlı kompozit plakların büyük çökme davranışının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, farklı uzama ve eğilme modüllerine sahip elle yatırma yöntemi ile üretilen katmanlı kompozit plakların büyük çökme davranışı, geometrik lineersizlikler von Kármán ince plak büyük deformasyon teorisi ile modelleme yapılarak incelenmiştir. Plak hareket denklemleri Virtüel iş prensibi ile elde edilmiş, ardından lineer olmayan bağlı diferansiyel hareket denklem sistemine Galerkin Metodu uygulanarak cebrik bağlı hareket denklem sistemi elde edilmiştir. Bu sistemin çözümü ise MATLAB ve MATHEMATICA yazılımlarında yazılan programlar yardımıyla yapılmıştır. Elle yatırma yöntemindeki genel düzensizliklerden olan alt ve üst yüzey reçine tabakası, eşit olmayan plak kalınlığı vb. nedeniyle, bu tip katmanlı kompozitlerin uzama ve eğilme modülleri farklılık gösterir. Kompozit plağın lineer olmayan davranışına eğilme ve düzlem içi etkiler birlikte etki ettiğinden, analizlerde farklı mekanik özelliklerin kullanılmasıyla sonuçların doğruluğunun arttırılabileceği söylenebilir. Bu çalışmada, bu etkiyi incelemek için elle yatırılıp ardından vakumlama yöntemi ile üretilen kompozit bir plağa geliştirilen yaklaşık çözüm yöntemi, ANSYS sonlu eleman analizi ve basınç yükü testi uygulanarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Analizlerde kullanılan kompozit plak malzeme özellikleri çekme ve üç nokta eğilme testlerinden elde edilmiştir.

This paper presents the large deflection elastic analysis of the hand lay-up composite plates with different extensional and flexural modulus including geometric nonlinearity effects that are taken into account with the von Kármán large deflection theory of thin plates. Governing equations of the motion are derived by means of the virtual work principle. Then the Galerkin method is applied to reduce the nonlinear coupled differential equations into a nonlinear algebraic equation system. The MATLAB and MATHEMATICA software are used to solve the equation system. Because of the common nonuniformities in hand lay-up fabric laminates such as resin surface layers and unequal layer thickness, the flexural and extensional modulus of such laminated composites are different. By the way, since the bending and in-plane effects are together affect to the nonlinear behavior of a composite laminate, it should give more reliable results when using different flexural and extensional modulus in the analysis. In this study, the results of approximate analysis, ANSYS finite element analysis and experimental study are obtained and compared for a fully-clamped laminated composite plate subjected to a uniform pressure load. The material properties used in the analysis are determined tension and three-point bending tests.