Detection of manufacturing errors in composite pressure vessel structures
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: CİHAN TALEBİ
Danışman: Gökhan Osman Özgen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kompozit malzemelerin mühendislik yapılarında kullanımı son birkaç yılda artmakta olup bu nedenle imalat tekniklerinde karmaşıklık ve incelikte bir artış gerektirmiştir. Metal muadillerinden farklı olarak kompozit yapılar, ürünün performansını sağlamak için geniş ve kapsamlı bir test süreci gerektirir. Bu nedenle, ürünün çok az hata içermesi temeldir. Bu çalışmada, filaman sargılı kompozit yapılar için en sık karşılaşılan hata türleri: katman açıları karışıklıkları, hacim oranındaki değişiklik ve delaminasyon ele alınmakta ve değerlendirilmektedir. Plaka, silindirik ve basınçlı kap yapıları için her bir hata türü incelenmiştir. Dinamik ve titreşim ilkelerine dayalı tahribatsız değerlendirme yöntemleri ya önerilmiş ya da kullanılmaktadır. Önerilen veya kullanılan yöntemler, sonlu elemanlar analizi ve modal test verileri aracılığıyla doğrulanmıştır. Katman açıları karışıklıklarını değerlendirmek için yeni bir yöntem önerildi. Bu yöntem deneysel olarak ölçülen doğal frekansları kullanmakta ve daha sonra bunları katman açılarını tanımlamak için kullanılacak bir dizi parametreye dönüştürmektedir. Daha sonra bu parameter aralığını tek bir parametreye indirmek ix için üretim sürecinin fizikselliğine dayalı bir optimizasyon kullanılmaktadır. Bu parametre daha sonra kompozitteki katman açılarını değerlendirmek için bir yapay sinir ağı ile kullanılmıştır. Önerilen yöntemi doğrulamak için toplam katmanların, geometrinin, boyutun ve sınır koşulunun etkilerini içeren sonlu eleman analizleri ve modal testleri yapılmıştır. Tüm durumlar için, ele alınan durumlar ile önerilen yöntemin tahmininde çok iyi bir eşleşme elde edilmiştir. Daha önce önerilen yeni yöntem kompozitin hacim oranı ve ortalama kalınlığının etkilerini kapsayacak şekilde genişletilmiştir. Bu etkiler dahil edilerek, yöntem zayıflatılmış ve artık katman açılarını elde edemeyebileceği gösterilmiştir. Önerilen yöntem, bunun yerine değerli bir bilgi içermeyen sahte katman açılarını bulmaktadır. Bununla birlikte, hacim oranı saptandıktan sonra, gerçek katman açılarını elde etmek için ek bir adımın kullanılabileceği gösterilmiştir. Önerilen bu yöntem aynı zamanda hem sonlu elemanlar analizi hem de modal test verileri ile doğrulanmıştır. Literatürde daha önce, kiriş yapılarında delaminasyonlara kütle ekleme yöntemi kullanılıyordu. Bu yöntem genişletildi; plakalara, silindirlere ve basınçlı kaplara uygulandı. Kullanılan yöntem için, kütlenin bir delaminasyon bölgesine uygulandığında dikkate alınan tüm yapılar için doğal frekansları abarttığı ve kütle delaminasyon dışı bir bölgeye uygulandığında anlamlı bir değişiklik sağlamadığı tespit edilmiştir. Kullanılan yöntem hem sonlu elemanlar analizleri hem de modal testler yoluyla doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar analizinin, testlere kıyasla doğal frekanslarda elde edilen farkı abarttığı gösterilmiştir.