Kompozit panellerin genetik algoritma ile yapısal optimizasyonu

Abstract

Havacılıkta kompozit malzemelerin kullanımı her geçen gün artmaktadır. Kompozit malzemeler sayesinde yüksek mukavemete ve düşük ağırlığa sahip yapılar elde edilebilmektedir. Bu tezdeki amaç kompozit panellerin optimizasyonu yapılarak belirli yüklemeler altında en yüksek dayanımı gösteren yapıların elde edilmesidir. Genetik algoritma yöntemi kullanılarak yüksek değişken sayısına sahip kompozit yapıların amaç fonksiyonu doğrultusunda kısıtlar altında global optimumlarını hızlı bir şekilde bulması hedeflenmiştir. Problemde yapının stabilitesi göz önüne alınarak katman dizilim optimizasyonu yapılmıştır. Stabilite için kullanılan gösterge burkulma dayanımı olacaktır. Verilen yükleme ve istenilen sınır koşulları altındaki yapının dayanabileceği en yüksek burkulma yüküne dayanabilmesi için optimize edilecektir. Plaka düz olarak düzlem içi yüklemelere maruz bırakılmıştır. Farklı sınır koşullarında sahip plakalar kullanılmıştır. Basit mesnetli, ankastre mesnetli ve üç kenarı basit mesnetli bir kenarı serbest plaka için çalışmalar yapılmıştır. Basit mesnetli plakada iki eksenli yükleme uygulanıp farklı yükleme oranları kullanılmıştır. Artan yükleme oranlarına göre plakanın burkulma yükünün dayanımının düştüğü gözlenmiştir. Ankastre mesnetli olduğunda basit mesnetliye göre yapının burkulma yükü dayanımında artış olmuştur. Bir kenarı serbest olan basit mesnetli yapı da ise burkulma yükü dayanımında büyük düşüş olmuştur. Plakalar gerinim ve Tsai-Wu göçme teorilerine göre değerlendirilmiştir. Burkulma yükünün büyüklüğü gerinim veya Tsai-Wu göçme teorilerine göre hesaplanmıştır. Bütün kenarların ankastre olduğu durumda burkulma yükü fazla geldiği için gerinim ve Tsai-Wu kriteri baskın olmuştur. Ancak bir kenarı serbest olan basit mesnetli plaka için de gerinim ve Tsai-Wu göçme teorilerini kısıtlarının hiçbir etkisi olmamıştır. Tüm kenarları basit mesnetli olan ise göçme teorileri burkulma yükünü sınırlandırıcı etki yapmıştır. Kısıtlara ardışık katman diziliminin de kontrol edilebilmesi için ardışık katman dizilimi eklenerek 0 ve 90 yönündeki katmanların bir araya toplanmasının önüne geçilmek istenmiştir. Ardışık katman dizilimi ise burkulma yükünü yükleme koşuluna ve sınır koşuluna göre etkilemektedir. Elde edilen tüm dizilimlerdeki burkulma dayanımları daha sonra FEM ile kıyaslanmıştır. Kısıtlar arttıkça elde edilen sonuçlardaki burkulma dayanım yükleri FEM sonuçları yakınsamaktadır. Böylelikle elde edilen sonuçların tutarlı gösterilmiştir. Genetik algoritma programlaması MATLAB kullanılarak hazırlanmıştır.