|
Giriþ: Sandviç paneller iki ince dýþ cidarýn arasýna yerleþtirilmiþ düþük yoðunlukta kalýn öz malzemesinden oluþmaktadýr. Sandviç yapýlarda; dýþ cidarlar eðilme gerilmelerini, öz malzeme ise kayma yüklerini taþýyarak yapýnýn rijitliðini arttýrýr. Yüksek özgül eðme ve kayma dayanýmýna sahip olmalarý, daha hafif yapý eldesi dolayýsýyla da yakýt tasarrufu saðlanmasý nedeniyle baþta havacýlýk ve denizcilik alanlarýnda olmak üzere farklý pek çok alanda yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Deniz ortamýnda çeþitli statik ve dinamik yüklerin etkisindeki her deniz aracýnýn görevini yapabilmesi için dayanýmýnýn yeterli seviyede olmasý ön dizayn sýrasýnda optimum tasarýmýn yapýlmasýyla mümkün olabilir. Ön dizayn aþamasýnda; yapýnýn bileþenlerinin farklý seçimlerle optimum tasarýmýn elde edilmesi sandviç kompozit yapýlarý öne çýkarmaktadýr. Bu seçimlerden önemli biri gemilerin gövdesi, güvertesi, perdeleri ve üst yapýlarýnýn, burkulma yükü etkisine dayanacak uygun hafif ve rijit yapýnýn tasarlanmasýdýr. Bunu saðlamak için sandviç kompozit yapýnýn, dýþ cidarlarýyla özün malzemesinin ve kalýnlýklarýnýn istenilen en uygun konfigürasyonda oluþturulmasý bilgisayar destekli parametrik çalýþmalardan faydalanýlmasýný gerektirir. Böylelikle üretimde iþgücü, zaman ve maliyetten kazanç saðlanýr. Amaç: Bu amaçla çalýþmada, farklý özellikteki dýþ cidar ve öz malzemesinin, sandviç uzun dikdörtgen plaklarýn burkulmalarý üzerine etkileri incelenmiþtir. Kapsam: Gerçekleþtirilen araþtýrmanýn kapsamýný; dýþ cidarlarýn farklý dizilimleriyle kalýnlýklarýndan ve öz malzemesinin farklý kalýnlýklarýndan oluþan, kenarlarýndan basit mesnetlenmiþ 12 farklý tipteki uzun sandviç plakýn kritik burkulma yüklerinin iki farklý yöntemle belirlenmesi oluþturmaktadýr. Sýnýrlýklar: Uzun sandviç plak yaklaþýmýný (Kollar and Springer, 2003:178-180) saðlayacak biçimde dýþ cidarlar karbon/epoksi malzemeyle, öz ise balsa aðacýyla oluþturulan sandviç plaklarýn, uzun kenarýndan eksenel yüklü durumu (enine sistem) çalýþmanýn sýnýrýný oluþturur. Yöntem: Çalýþmada kenarlarýndan basit mesnetli sandviç uzun dikdörtgen plaklarýn kritik burkulma yükleri, uzun sandviç plak yaklaþýmýyla (Matlab programýnda yazýlan kodla) ve Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) ile çözümleme yapan ANSYS paket yazýlýmýyla hesaplanmýþtýr. Öz malzemesi olarak balsa aðacý, dýþ cidarlarýn malzemesi olarak ise karbon/epoksi kompozit malzeme seçilmiþtir. Dýþ cidarlar -45°, 0°, 45°, 90° açýlarýndaki tabakalardan farklý dizilimlerde, orta simetri eksenine göre simetrik, ayný kalýnlýktan ve malzemeden oluþmuþ kuazi-izotropik (yarý-izotropik) yapýdadýr. Veri seti olarak dýþ cidarlarýn farklý dizilimleri ve kalýnlýklarýyla öz malzemesinin farklý kalýnlýklarýndan oluþan 12 ayrý sandviç plak tipi incelenmiþtir. Plaðýn uzun kenarlarýna eksenel yönde yük etkimektedir. Uzun sandviç plak yöntemini saðlayacak biçimde plaklarýn kýsa kenarý a=0,2 m uzun kenarý b=0,62 m seçilmiþtir. Çalýþmada iki ana seçenek incelenmiþtir. Ýlk seçenekte öz malzemesinin kalýnlýðý sabit tutulup (c=0,02 m), dýþ cidarlarýn toplam kalýnlýðý 1, 2 ve 3 kat alýnmýþtýr (t=0,0032, 0,0064 ve 0,0096 m). Ayný biçimde dýþ cidarlarýn kalýnlýðý sabit tutulup (t=0,0032 m), öz malzemesinin kalýnlýðý 1, 2 ve 3 kat alýnmýþtýr (c=0,02, 0,03 ve 0,04 m). Ýkinci seçenekte ise, öz malzemesinin ve dýþ cidarlarýn kalýnlýklarý deðiþtirilip, ayný toplam aðýrlýða sahip sandviç plaklarýn kritik burkulma yükleri incelenmiþtir. Bulgular: Ýlk seçenekte, öz malzemesinin kalýnlýðý sabit seçilip, dýþ cidarlarýn kalýnlýðý arttýrýldýðýnda kritik burkulma yükü artmaktadýr. Dýþ cidarlarýn kalýnlýðý sabit tutulup, öz malzemesinin kalýnlýklarý arttýrýldýðýnda kritik burkulma yükü artmaktadýr. Öz malzemesinin veya dýþ cidarlarýn kalýnlýklarý arttýrýldýðýnda, kritik burkulma yükü öz malzemesinin kalýnlýðýnýn arttýrýlmasýndan daha çok etkilenmektedir. Ýkinci seçenekte ise sandviç plaklarýn toplam aðýrlýðý eþit olacak þekilde, öz malzemesinin ve dýþ cidarlarýn kalýnlýklarý deðiþtirilip kritik burkulma yükü araþtýrýlmýþtýr. Burada ilk olarak öz malzemesinin kalýnlýðý (c=0,02 m) sabit tutulup, dýþ cidarlarýn 4 farklý tabaka dizilimi için toplam plak aðýrlýðý 1,416 kg belirlenmiþ, kritik burkulma yükleri bulunmuþtur. Bu durumun ikinci kýsmýnda kalýnlýklar deðiþtirilerek, dýþ cidarlarýn 4 farklý tabaka diziliminden ve öz malzemesinden (c=0,07275 m) oluþan sandviç plaðýn toplam aðýrlýðý 1,416 kg olarak ilk kýsýmdaki toplam aðýrlýkla eþit olacak biçimde düzenlenmiþtir. Burada dýþ cidarlarýn farklý diziliminin kritik burkulma yükünü fazla etkilemediði görülmüþtür. Özün kalýnlýðýnýn fazla, dýþ cidarlarýn ise ince olduðu koþulda kritik burkulma yükü daha az bulunmuþ, daha rijit yapý elde edilmiþtir. Sonuç: Matlab programlama dilinde hazýrlanan kod ile sandviç uzun dikdörtgen plaklarýn burkulma analizleri uzun sandviç plak yaklaþýmý ile hýzlý bir biçimde elde edilmiþtir. Bulunan sonuçlar, ANSYS paket programýyla elde edilen sonuçlara yakýn çýkmýþtýr. Bu çalýþmadakine benzer bilgisayar destekli parametrik analizlerle, sandviç yapýlarýn ön tasarýmýnda en uygun parametreler hýzlý bir biçimde belirlenip, aðýrlýk, zaman, iþgücü ve maliyetten tasarruf edilebileceði sonucuna ulaþýlmýþtýr.
Anahtar Kelimeler: Sandviç Uzun Dikdörtgen Plaklar, Burkulma, Parametrik Çalýþma
|