TEKRARLI YÜKLER ALTINDA DAİRESEL DELİKLİ TABAKALI KOMPOZİT LEVHALARDA İLERLEMELİ HASAR ANALİZİ - PARLAMIŞ, ABDULKERİM (Fırat Üniveristesi, 2025)
Bu çalışmada, tekrarlı yükler altında cam fiber takviyeli dairesel delikli ve pim bağlantılı kompozit malzemelerin sayısal ortamda bir sonlu elemanlar modeli oluşturarak ilerlemeli hasar analizi yapılmıştır. Ayrıca deneysel olarak deliksiz düz, dairesel delikli ve pim bağlantılı levhalar yorulma testine tabi tutulmuştur. Deliksiz numuneler için S-N eğrisi oluşturulmuştur. Deneysel yorulma testlerinden çevrim sayısına bağlı olarak elde edilen kalıntı mukavemet ve kalıntı rijitlik eğrileri ilerlemeli hasar analizinde kullanılmıştır. Sayısal çalışmada APDL (ANSYS Parametric Design Language) kodları kullanılarak tekrarlı yükler altında ilerlemeli hasar analizi yapabilen bir program oluşturulmuştur. Bu programda Hashin ve Puck hasar kriterleri kullanılmıştır. Yorulma ilerlemeli hasar analizinde bir akış diyagramından faydalanılmıştır. Malzeme özellikleri, akış diyagramı temel alınarak, malzemede hasar oluşmuşsa ani olarak, hasar oluşmamışsa uygun rijitlik ve mukavemet azaltım formülleri kullanılarak kademeli olarak azaltılmıştır. Cam fiber takviyeli polimer kompozit levhalar 8 tabakalı ve toplam 2.5 mm kalınlığındadır. Levha ölçüleri 250x25 mm olup dairesel delikli ve pim bağlantılı numunelerin delik çapları 6 mm olarak belirlenmiştir. Elde edilen ortalama statik çekme yükünün %80'inden başlamak üzere farklı yükleme oran aralığı kullanılarak numunelere dinamik testler yapılmıştır.%30 yükleme oranı sadece deliksiz numunelerde kullanılmış olup bu yükleme oranında çevrim sonsuza (106?) gitmiştir. Son aşamada sayısal ve deneysel çalışmalardan elde edilen hasar resimleri karşılaştırılıp, yükleme oranlarına bağlı hasar çevrim sayısı grafikleri elde edilmiştir. Delikli ve pim bağlantılı sonlu eleman modeli için ayrıca parametrik çalışma yapılmıştır. Parametrik çalışmada kalınlık ve delik çapları değiştirilmiştir. Sonuç olarak tekrarlı yükler altında çalışan, farklı fiziksel problemlere uygulanabilen, farklı hasar teorilerine uygun, ilerlemeli hasar analiz program kodları yazılmış ve deneylerle doğrulaması yapılmıştır.

In this study, progressive failure analysis was performed by creating a finite element model in the numerical environment of glass fiber reinforced circular hole and pin joint composite materials under cyclic loads. Additionally, experimentally, flat, circular perforated and pin-joint plates were subjected to fatigue tests. S-N curve was created for samples without holes. Residual strength and residual stiffness curves obtained from experimental fatigue tests depending on the number of cycles were used in progressive failure analysis. In the numerical study, a program that can perform progressive failure analysis under cyclic loads was created using APDL (ANSYS Parametric Design Language) codes. Hashin and Puck FailureCriteria are used in this program. A flow chart was used in fatigue progressive failure analysis. Material properties are reduced suddenly if the material is damaged, based on the flow diagram, and gradually if there is no damage, using appropriate stiffness and strength reduction formulas. Glass fiber reinforced polymer composite sheets have 8 layers and a total thickness of 2.5 mm. The plate dimensions are 250x25 mm and the hole diameters of the specimens with circular holes and pin joints are determined as 6 mm. Dynamic tests were performed on the specimens using different loading rate ranges, starting from 80% of the average static tensile load obtained. A loading rate of 30% was used only in specimens without holes, and at this loading rate the cycle went to infinity (106?). In the last stage, final damage images obtained from numerical and experimental studies were compared and damage cycle number graphs depending on loading rates were obtained. A parametric study was also carried out for the finite element model with holes and pin joints. In the parametric study, thickness and hole diameters were changed. As a result, progressive failure analysis program codes that work under repeated loads, can be applied to different physical problems, and are suitable for different failure damage theories have been written and verified through experiments.
Progressive failure analysis of laminated composite plate with open hole under fatigue loads
Keywords: Makine Mühendisliği