Katmanlı kompozit plakların anlık basınç yükü altında dinamik davranışlarının deneysel incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, anlık basınç yükü altında katmanlı kompozit malzemeden imal edilmiş plakların, ankastre ve konsol mesnet şartlarındaki dinamik davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, bir tüpün içerisine basınçlı hava gönderilmiş ve tüpünün bir ucundaki ince membranın artan iç basınç sonucunda patlaması ile anlık basınç yükü oluşturulmuştur. Tüpün karşısına yerleştirilen plağın ön yüzüne basınç duyargaları yerleştirilerek plağa etki eden basıncın değerinin ve plak üzerindeki dağılımının zamana bağlı olarak değişimi belirlenmiştir. Aynı anda arka yüzüne yapıştırılmış strain gauge'ler ile de oluşan birim uzamalar zamana bağlı olarak ölçülmüştür. Ölçülen verilerin spektrum analizi sonucunda plakların doğal frekansları bulunmuştur. Ölçümlerde veri toplama ve kayıt işlemleri için HP E1415A veri toplama cihazı ve bu cihazın programlanması için de VEE 6.0 yazılımı kullanılmıştır. Elde edilen ölçümler bir dosyaya kaydedilmiştir. Sayısal çalışmalarda ise ANSYS v10.0 sonlu eleman analizi yazılımından yararlanılmıştır. Öncelikle bu yazılım kullanılarak plakların doğal frekansları ve mod şekilleri belirlenmiştir. Son olarak yapılan transient analizde elde edilen birim uzamalar ve doğal frekanslar deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, sayısal analizde elde edilen yer değiştirmelerin zaman ile değişimleri de sonuç bölümünde verilmiştir.Explosions and shock waves generate under water or air blast loads on structures. These phenomenas apply big forces on structures in very short time. Aerospace structures are one of the most important structures subjected to air blast loads. Dynamic behavior of composite structures widely used in aerospace should be known under blast loading. In this study, dynamic responses of laminated glassfiber/epoxy composite plates subjected to air blast loading are investigated numerically and experimentally for two different support conditions: 4-edges clamped and 1-edge clamped. In the experimental study, a cylindrical pressure tube is used to obtain air blast load. There is a compressor connection used to pressurize the tube at the one of the ends of tube. The other end of tube is closed by a thin membran. At a certain internal pressure, membran explodes and generates air blast load. Pressure distribution on plates are measured by pressure transducers on the front side of plates. There are strain gauges on the back side. Pressures and strains are measured depend on time by these sensors. The Newmark time integration method is used in the numerical study. At first, finite element models of composite plates are created by using ANSYS v10.0 finite element software. Secondly, natural frequencies and mode shapes of plates are determined by modal analysis. Finally, a transient analysis under air blast load is done to obtain strain-time histories. In conclusion, a comparison of the experimental and numerical results are given and they seems in a good agreement.