POLİÜRETAN KÖPÜK İLE DOLDURULMUŞ BAL PETEĞİ SANDVİÇ PLAKLARIN TİTREŞİM ANALİZİ

Abstract

Bal peteği sandviç yapıları rijitliğin ve hafifliğin önemli olduğu yapıların tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yapıların dinamik davranışlarının yani doğal frekanslarının ve mod biçimlerinin bilinmesi de oldukça önemlidir. Bu özelliklerin belirlenmesi için sonlu elemanlar (SE) gibi sayısal yöntemlerin yanında deneysel yöntemler de kullanılabilmektedir. SE yöntemi ile çözüm yaparken balpeteği yapısını birebir modellemek oldukça zor olduğu gibi çok fazla eleman kullanmak gerektiğinden çözüm süresi oldukça uzamaktadır. Bunun yerine balpeteği sandviç yapıların katmanlı plaka gibi modellenebildiği eşdeğer modeller geliştirilmiştir. Balpeteği sandviç yapıların mekanik özelliklerinin daha da iyileştirilmesi amacıyla içinin poliüretan köpük ile doldurulması önerilmiştir. Ancak bu durumda yapının dinamik özellikleri de etkilenmektedir. Bu çalışmada hem içi boş hem de içi poliüretan (PU) köpük ile doldurulmuş balpeteği sandviç yapıların titreşim analizleri hem SE hem de deneysel yöntemlerle incelenmiştir. SE yönteminde yapı hem birebir hem de eşdeğer modeller kullanılarak modellenmiş ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Ayrıca deneysel çalışmalar için çeşitli balpeteği sandviç yapıları imal edilmiş ve deneysel modal analiz gerçekleştirilmiştir. Deneysel olarak elde edilen sonuçlar SE yöntemiyle bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Aynı analizler içi PU köpük ile doldurulmuş yapılar için de tekrarlanmıştır. Küçük hücreli balpeteği yapıların hücrelerini PU köpük ile doldurmadaki zorluklar nedeniyle daha büyük hücreli balpeteği yapıları imal edilmiş ve analizleri yapılmıştır.Küçük hücreli balpeteği sandviç yapıda deneysel ve SE sonuçları arasında %14.45 fark olmasına rağmen büyük hücreli olanda bu fark iki kattan daha büyük olmuştur. Bu büyük farkın balpeteği yapının imalatında karşılaşılan zorluklar nedeniyle imalat hatalarından kaynaklandığı sonucuna varılmıştır. Boş ve köpük dolu balpeteği sandviç yapılar karşılaştırıldığında, köpük dolu yapının doğal frekansları düşük modlarda azalma eğiliminde iken yüksek modlarda arttığı görülmüştür.

Honeycomb sandwich structures are useful for designing structures that need to be rigid and light-weight. The dynamic properties of honeycomb sandwich structures is important knowledge that should be obtained. These dynamic properties include the honeycomb sandwich structure's natural frequencies and corresponding mode shapes. To confirm the obtained data is correct both experimental and numerical analyses should be performed. To reduce the complexity of the honeycomb layer for numerical analysis, equivalent models exist. This study confirmed the accuracy of the Gibson equivalent model by reproducing numerical analyses found in literature. To improve the mechanical properties of honeycomb sandwich panels, it has been suggested that the honeycomb could be filled with foam. The dynamik properties would need to be found for a honeycomb panel that has been filled with foam. A large cell honeycomb sandwich structure was analyzed both experimentally and numerically. Only the first two natural frequencies could be obtained experimentally. Significant differences were found. The numerical results for the first two natural frequencies were over double the value for the experimental results. A large cell honeycomb sandwich structure was filled with foam and was analyzed both experimentally and numerically. Only the first two natural frequencies could be obtained experimentally. Significant differences were found. The numerical results for the first two natural frequencies were over double the value for the experimental results. A small cell honeycomb sandwich structure was analyzed both experimentally and numerically. Only the first natural frequency could be obtained experimentally. The difference between this result and the numerical result was 14.45%. These two large cell honeycomb sandwich structure dynamic results for the empty and foam filled honeycombs were compared. The difference in the numerical results for the bending modes was minimal. The difference in the experimental results was minimal for the first bending mode.