Tabakalı Kompozit Plakların Titreşim Analizi

Abstract

Bu çalışmada, düzlem gerilme durumunda olduğu kabul edilen simetrik tabakalı dikdörtgen kompozit plakların titreşim analizleri, mukayese fonksiyonu olarak trigonometrik fonksiyonlar kullanılarak, Rayleigh – Ritz yöntemi ile yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar Ansys sonlu elemanlar paket programı ile bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Kenar – kalınlık oranı, malzeme anizotropisi, elyaf yönlenme açıları, kenar uzunlukları oranı, kenar sınır şartları ve katman sayısı gibi plaka parametrelerindeki değişimin, boyutsuz temel frekans parametreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu incelemeler sonucunda kenar – kalınlık oranında ve malzeme anizotropisinde meydana gelen artış, frekans parametrelerinde de artışa sebep olmuştur. Ayrıca, elyaf yönlenme açısının artması ile de frekans parametresinin arttığı ve 45º de en yüksek değere ulaştığı tespit edilmiştir. Kenar sınır şartlarının durumunun frekans parametreleri üzerinde büyük etkisi olduğu gözlenmiştir. Kenar sınır şartlarında kısıtların artması ile, frekans parametrelerinde artış meydana gelmiştir. Kenar uzunluk oranlarının artmasının, frekans parametrelerinde düşüşe sebep olduğu belirlenmiştir. Simetrik dik katmanlı plakalarda katman sayısının artmasının temel frekans parametresi üzerinde etkisiz olduğu, ancak temel frekans harici diğer modlarda artışa neden olduğu saptanmıştır. Bu artışın dördün üzerindeki katman sayılarında önemsiz düzeyde olduğu belirlenmiştir. Bu çalışma kapsamında ayrıca, aramid / epoxy kevlar malzemeden imal edilmiş bir plakanın deneysel ortamda doğal frekansları ölçülmüştür. Deney numunesi Ansys programında modellenmiş ve titreşim analizi yapılmıştır. Deneysel ölçümlerden elde edilen doğal frekans değerleri ile Ansys programı ile bulunanlar karşılaştırılmıştır. Sonuçta bu programla bulunan sonuçların deneysel sonuçlarla tutarlı olduğu belirlenmiştir.

In this study, vibration analysis of symmetric laminated, composite plates which are in plane stress condition are done by using trigonometric function as the admissible function, by Rayleigh – Ritz method. The results are compared with the ones obtained by Ansys finite element software. The effect of changes in plate parameters such as width-to-thickness ratio, material anisotropy, fibre orientation angle, aspect ratio, boundary conditions and number of layers upon non-dimensional frequency parameters are examined. After the examination, the frequency parameters are found to increase with increase in width to thickness ratio and material anisotropy. In addition frequency parameters are found to increase with increase in fibre orientation angle and have a maximum value at 45 degrees. The edge conditions of the plate play an important role in the frequency of vibration of the system. Frequency parameters increase with increase in constraints of edge conditions. It is found that the frequency parameters decrease with aspect ratio. The increase in number of layers in cross-ply laminates is determined to be ineffective on fundamental frequency parameters but other modes increased with increase in number of layers. The effect of number of layers is found to be insignificant beyond four layers. In addition, in this research, natural frequencies of an aramid/epoxy kevlar plate are measured experimentally. This specimen is modelized by using Ansys software and frequencies of vibration and mode shapes are analysed. The natural frequencies, obtained by experimental measurements are compared with the ones obtained by Ansys software. Finally, it is determined that the results obtained by this program are coherent with the experimental results.