Lamine kompozit ve sandviç plakaların şekil ve gerilme algılaması için yeni bir dört-düğüm noktalı ters-plaka elemanı

Abstract

Kompozit malzemeler, çeşitli mühendislik yapılarının birincil yük taşıyıcı bileşenlerinin imalat sürecinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, kompozitlerin yapısal bütünlüğünün, yapının hizmet ömrü boyunca meydana gelen hasarlardan dolayı azalması muhtemeldir. Duruma dayalı bakım programlaması için kompozit yapılara gerçek zamanlı şekil ve gerilme algılaması gerçekleştirebilen bir yapısal sağlık izleme sistemi entegre edilebilir. Bu çalışmada, Rafine Zikzak Teorisinin (RZT) temel olarak kullanıldığı ters sonlu elemanlar yöntemine (iFEM) dayanan yeni bir dört düğümlü ters plaka elemanı önerilmiştir. Buradaki iFEM-RZT formülasyonu, membran, eğilme, enine kayma ve zikzak kesit gerinimlerini içeren RZT'nin bütün gerinim ölçüleri kümesini kullanan ağırlıklı en küçük kareler fonksiyonunu en aza indirgemektedir. Mevcut elemanın temel faydası, herhangi bir yükleme bilgisi gerektirmemesi ve şekil algılaması için yalnızca yerleşik sensörlerden alınan gerinim ölçer ölçümlerini kullanmasıdır. Diğer bir avantajı, aynı zamanda genel bir lamine kompozit ve sandviç yapı sınıfının tam alan ve üç boyutlu yer değiştirmelerini ve gerilmelerini tahmin etmek içinde uygulanabilir olmasıdır. Mevcut elemanın potansiyel yeteneklerini göstermek için, farklı laminasyon tiplerine sahip olan bir lamine kompozit plaka üzerinde çeşitli vaka çalışmaları yapılmıştır. İFEM-RZT sonuçları ve son derece hassas sonlu elemanlar çözümleri arasındaki karşılaştırmaya göre, mevcut yaklaşımın üstün doğruluğu ortaya konmuştur.