Değişken Sertliğe Sahip Kompozit Kutu Kirişlerin Gerilme Analizi

Abstract

Bu çalışmada değişken sertliğe sahip ince-cidarlı katmanlı kompozit kutu kirişlerin gerilme analizi, eğilme-burulma bağlaşıklığını ve çarpılma etkisini hesaba katan analitik bir model temelinde gerçekleştirilmiştir. Kirişin değişken sertliği, katmanlarda belirli bir yolu takip eden, eğrisel elyaflar kullanılarak elde edilmiştir. Her bir katmandaki elyafların yönlenmesi kesit konturu boyunca tanımlanmış elyaf yoluna bağlı olarak değişmektedir. Yönetici denklemler minimum potansiyel enerji ilkesi kullanılarak elde edilmiştir. Analitik modeli çözmek ve serbest ucundan yüklenmiş ankastre bir kirişin eksenel ve kayma gerilme dağılımlarını hesaplamak için yer değiştirme tabanlı sonlu elemanlar metodu kullanılmıştır. Sayısal sonuçlar farklı elyaf yolları ve katman yerleşimleri için elde edilmiş ve sunulmuş ayrıca kabuk elemanların kullanıldığı bir sonlu elemanlar analiz yazılımı ile elde edilenler ile karşılaştırılmıştır.

Stress analysis of thin-walled composite laminated box beams having variable stiffness is realized in this study based on an analytical model accounting for flexural-torsional coupling and warping effects. The variable stiffness of the beam is acquired by constructing laminates with curvilinear fibers having certain specific paths. The orientation of fibers varies by depending on these fiber paths defined along the contour of the cross-section in each layer. Governing equations are obtained by using the principle of minimum total potential energy. A displacement based finite element method is used to solve the analytical model and to calculate the distributions of axial and transverse shear stresses along the cantilever composite beam loaded at its free end. Numerical results are obtained and presented for different fiber paths and lay-up configurations also compared with the solutions of a finite element analysis software using shell elements.