Tabakalı Kompozit Malzemelerin Gerilme Analizleri için Peridinamik ve Timoşenko Kiriş Teorisinin Birleştirilmesi

Bu çalışmada, Peridinamik En Küçük Kareler Minimizasyonu (PEKKM) yaklaşımı ve Timoşenko Kiriş Teorisi (TKT) kullanılarak tabakalı kompozit yapıya sahip kirişlerin eğilme davranışı incelenmiştir. PEKKM, bir fonksiyonun herhangi mertebeden türevini yerel olmayan integral formlarında doğru bir şekilde hesaplamaktadır. Bu sebepted dolayı, PEKKM, TKT denge denklemlerinin çözümü için oldukça uygun bir yaklaşımdır. Tabakalı yapıya sahip kirişlerin en-boy oranlarının, yükleme ve sınır koşullarının yanı sıra fiber açılarının bu yapılardaki gerilme ve şekil değiştirme alanlarına etkisi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Ayrıca, PEKKM yaklaşımı, kayma gerilme değerlerinin, gerilme denge denklemlerini kullanılarak elde edilmesi için kullanılmıştır. Mevcut yaklaşımın tabakalı yapıya sahip kompozit kirişlerdeki şekil değiştirme ve gerilme dağılımlarını başarıyla tahmin ettiği gösterilmiştir.

Coupling of Peridynamics and Timoshenko Beam Theory for the Stress Analysis of Laminated Composite Materials

This study investigates the bending behavior of laminated composite beams by using Peridynamic Least Squares Minimization (PDLSM) approach and Timoshenko Beam Theory (TBT). The PDLSM converts any arbitrary order derivatives of a function in their nonlocal forms with high accuracy. Therefore, it is highly suitable for the solution of TBT equilibrium equations. The influence of span-to-thickness ratios, loading and boundary conditions, as well as laminations on the stress and deformation fields of laminated composite beams, were investigated in detail. Also, the PDLSM was used for the transverse shear stress calculations from the stress equilibrium equations. It was demonstrated that the PD-TBT successfully predicted the deformation and stress fields in the laminated beams.

___

  • [1] J.N. Reddy, “Mechanics of Laminated Composite Plates and Shells”, CRC Press, 2004.
  • [2] M. Aydogdu, “A new shear deformation theory for laminated composite plates”, Compos Struct vol. 89, 94- 101, June 2009.
  • [3] A. Kutlu, G. Meschke, M. H. Omurtag. “A new mixed finite-element approach for the elastoplastic analysis of Mindlin plates”, Journal of Engineering Mathematics, vol. 99, pp. 137-55, August 2016.
  • [4] V. P. Nguyen, T. Rabczuk, S. Bordas, M. Duflot, “Meshless methods: A review and computer implementation aspects”, Mathematics Computers Simuation, vol. 79, pp. 763-813, December 2008.
  • [5] S. A. Silling, “Reformulation of elasticity theory for discontinuities and long-range forces”, Journal Mechanics Physics of Solids, vol. 48, pp. 175-209, January 2000.
  • [6] M. Dorduncu, A. Barut, E. Madenci. “Ordinary-state based peridynamic truss element”, 56th AIAA/ASCE/AHS/ASC Struct. Struct. Dyn. Mater. Conf., American Institute of Aeronautics and Astronautics Inc., 2015.
  • [7] S. Garg, M. Pant, “Meshfree Methods: A Comprehensive Review of Applications”, Int J Comput Methods., 2018.
  • [8] K. M. Liew, X. Zhao, A. J. M. Ferreira, “A review of meshless methods for laminated and functionally graded plates and shells”, Composite Structures, vol. 93, pp. 2031-41, July 2011.
  • [9] A. J. M. Ferreira, “A formulation of the multiquadric radial basis function method for the analysis of laminated composite plates” Composite Structures, vol. 59, 385-92, February 2003.
  • [10] M. Gherlone, L. Iurlaro, M. D. Sciuva, “A novel algorithm for shape parameter selection in radial basis functions collocation method”, Compos Struct, vol. 94, pp. 453-461, January 2012.
  • [11] A. Karamanli, “Flexure Analysis of Laminated Composite and Sandwich Beams Using Timoshenko Beam Theory”, Journal of Polytechnic, vol. 21, 633-643, January 2018.
  • [12] M. Dorduncu, K. Kaya, O. F. Ergin, “Peridynamic Analysis of Laminated Composite Plates Based on First- Order Shear Deformation Theory”, Int J Appl Mech, vol. 12(3), 2050031, November 2020.
  • [13] J. O. Grady, J. Foster, “Peridynamic beams: A non- ordinary, state-based model” Internatioanal Journal Solids and Structures, vol. 51, pp. 3177-3183, September 2014.
  • [14] J. O. Grady, J. Foster, “Peridynamic plates and flat shells: A non-ordinary, state-based model”, International Journal Solids and Structures, vol. 51, pp. 4572-4579, December 2014.
  • [15] T. V. Vu, N. H. Nguyen, A. Khosravifard, M. R. Hematiyan, S. Tanaka, T. Q. Bui, “A simple FSDT-based meshfree method for analysis of functionally graded plates”, Engineering Analysis with Boundary Elements, vol. 79, pp. 1-12, June 2017.
  • [16] C. Diyaroglu, E. Oterkus, S. Oterkus, E. Madenci, “Peridynamics for bending of beams and plates with transverse shear deformation”, International Journal Solids and Structures, vol. 69-70, pp. 152-168, September 2015.
  • [17] E. Madenci, A. Barut, M. Dorduncu, “Peridynamic Differential Operator for Numerical Analysis”, Springer, Jan. 18, 2019.
  • [18] E. Madenci, M. Dorduncu, X. Gu, “Peridynamic least squares minimization”, Computer Methods in Applied Mechanics Engineering, vol. 348, pp. 846-874, May 2019.
  • [19] E. Madenci, M. Dorduncu, A. Barut, N. Phan, “A state-based peridynamic analysis in a finite element framework”, Enineering Fracture Mechanics, vol. 195, pp. 104-128, May 2018.
  • [20] E. Madenci, M. Dorduncu, N. Phan, X. Gu, “Weak form of bond-associated non-ordinary state-based peridynamics free of zero energy modes with uniform or non-uniform discretization”, Eng Fract Mech, vol. 218, 106613, September 2019.
  • [21] M. Dorduncu, “Stress analysis of laminated composite beams using refined zigzag theory and peridynamic differential operator” Composite Structures, vol. 218, pp. 193-203, June 2019.
  • [22] M. Dorduncu, “Peridynamic modeling of adhesively bonded beams with modulus graded adhesives using refined zigzag theory”, Int J Mech Sci vol.185, 105866, June 2020.
  • [23] M. Dorduncu, M. K. Apalak, “Elastic flexural analysis of adhesively bonded similar and dissimilar beams using refined zigzag theory and peridynamic differential operator” Int J Adhes Adhes, vol. 101, 102631, April 2020.
  • [24] M. Dorduncu. “Stress analysis of sandwich plates with functionally graded cores using peridynamic differential operator and refined zigzag theory”, Thin- Walled Struct, vol.146, 106468, January 2020.
  • [25] A. A. Khdeir, J. N. Reddy, “An exact solution for the bending of thin and thick cross-ply laminated beams” Composite Structures, vol. 37, pp. 195-203, Feb. 1997.
  • [26] A. M. Zenkour, “Transverse shear and normal deformation theory for bending analysis of laminated and sandwich elastic beams”, Mechanics Composite Materials Structures, vol. 6, pp. 267-283, Jun. 1999.
Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1304-0448
  • Yayın Aralığı: Yılda 2 Sayı
  • Başlangıç: 2003
  • Yayıncı: Dr. Öğr. Üyesi Fatma Kutlu Gündoğdu
Sayıdaki Diğer Makaleler

Gerçek Zamanlı Derin Öğrenme Yaklaşımı ile Şüpheli Geçişlerin Otomatik Tespiti

Ömer ÇETİN, Melek TURSUN

Tabakalı Kompozit Malzemelerin Gerilme Analizleri için Peridinamik ve Timoşenko Kiriş Teorisinin Birleştirilmesi

Mehmet DÖRDÜNCÜ

Tekerlek Kümesindeki Arıza Durumunda Uzay Aracı Yönelim Kontrol Sisteminin Sürdürülebilirlik Kabiliyetinin Sağlanması

Sergey SOMOV, Tatyana SOMOVA

Açık Hava Koşulları Altında Güneş Tutulması Etkileri: 11 Ağustos 1999, Türkiye İncelemesi

Emine Ceren KALAFATOĞLU EYİGÜLER, Zerefşan KAYMAZ

Bir dönerkanadın UKF tabanlı durum kestirimi

Aziz KABA

Havacılık Endüstrisinde Yakıt Taşımacılığının Makine Öğrenmesi Algoritmaları ile Tahmini

Elif KARTAL, Zeki ÖZEN, Sevinç GÜLSEÇEN, İlker Güven YILMAZ

Denge Konumundan Uzak Akışlar İçin Açık Kaynak Kodlu Hipersonik Bir Çözücü

Davut VATANSEVER, Bayram ÇELİK

Bir Naca Kanat Profilinin Etrafındaki Akış Alanının OpenFoam ve Fluent CFD Yazılımları ile Araştırılması

Yusuf IŞIKER, Zeynel Abidin FIRATOĞLU, Yusuf İLHAN, Hakkı KESKİN

GSM Frekans Bantlarının Kalkanlama Uygulamaları için Çift Bantlı Frekans Seçici Yüzey Tasarımı

Bora DÖKEN, İhsan Güney KOÇ, Ali Berkay KOÇ, Mikail ALTAN

Uçak Kabin Ünitelerinin Yapısal Elemanlarında Kullanılan Bal Peteği Kompozit Panellerinin Birleştirme Yöntemlerinin İncelenmesi

Şeyma KORKMAZ, M. Hüseyin ÇETİN, Aslan Kahraman ERHAL, Sena KABAVE KILINÇARSLAN