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

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

Hava taşıtlarında kullanılan yapısal elemanların tasarımı, malzeme seçimi, üretimi ve montajı havacılık endüstrisinin kritik problemleridir. Bu çalışma, mukavemet, maliyet ve ağırlık parametreleri dikkate alınarak uçak bal peteği panellerinin birleştirme yöntemlerinin seçimini optimize etmeyi amaçlamaktadır. Panel tipi, panel kalınlığı ve birleştirme yöntemleri giriş parametreleri olarak, kopma kuvveti, yer değiştirme, maliyet ve ağırlık çıktı parametreleri olarak belirlenmiştir. L ve T tipi paneller için tenon-mortise, çift taraflı braket, tek taraflı braket ve ekstrüzyon birleştirme yöntemleri araştırılmıştır. Panel kalınlıkları standartlara göre 10 mm ve 22 mm olarak belirlenmiştir. Mekanik davranışlarını incelemek amacıyla numunelere çekme testi ve sonlu eleman analizi uygulanmıştır. Panellerin ağırlığı ve maliyeti süreç analizi ile belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, çok kriterli karar verme ve yanıt yüzey analizi yöntemlerine göre optimize edilmiştir. Analizde, çekme dayanımı maksimizasyonu, yer değiştirme, maliyet ve ağırlık minimizasyonu hedef fonksiyonlar olarak belirlenmiştir. Çalışma sonunda her iki tip panel için optimum kalınlık değeri 22 mm, optimum birleştirme yöntemi ise tenon-mortise olarak belirlenmiştir.

Investigation of Joining Methods of Honeycomb Composite Panels Used in Structural Elements of Aircraft Cabin Units

The design, material selection, manufacture and assembly of aircraft structural elements are critical issues in the aviation industry. This study aims to optimize the selection of joining methods of aircraft honeycomb panels by considering strength, cost, and weight parameters. Accordingly, panel type, panel thickness and joining methods were determined as input parameters, and fracture force, displacement, cost, and weight as output parameters. Tenon-mortise, double-sided bracket, single-sided bracket, and extrusion methods were investigated for L and T-type panels. Panel thicknesses were determined as 10 mm and 22 mm according to standards. Tensile test and finite element analysis were applied to the samples to examine their mechanical behavior. The weight and cost of the panels were determined by the process analysis. The obtained findings were optimized according to multi-criteria decision making and response surface analysis methods. In the optimization model, maximization of tensile strength and minimization of displacement, cost and weight was determined as the target function. At the end of the study, the optimum thickness value for both types of panels was determined as 22 mm, and the optimum joining method was tenon-mortise.

PDF

___

[1] T.C. Milli Eğitim Bakanlığı, “Uçak Bakım Uçak Gövde Yapısı,” MEGEP Yayınları, 2012.
[2] IVAO, “Gövde ve Sistemleri,” 2014. [Online] Available:https://tr.ivao.aero/downloads/documents/G enel%20Ucak%20Bilgisi.pdf [Accessed: Sept. 12, 2020]
[3] A. E. Onut, “Uçaklarda Bulunan Kabin İçi Mutfak Ekipmanlarının Sonlu Elemanlar ve Test Yöntemi ile Sertifikasyonu,” İstanbul Üniversitesi, 2016.
[4] J. Kee Paik, A. K. Thayamballi, and G. Sung Kim, “Strength characteristics of aluminum honeycomb sandwich panels,” Thin-Walled Struct., vol. 35, no. 3, pp. 205–231, 1999.
[5] H. Ercan, “Uçak Sanayiinde Kullanılan Balpeteği Kompozitlerinin Mekanik Davranışlarının İncelenmesi,” Yıldız Teknik Üniversitesi, 2006.
[6] O. Sen, “Darbe Etkisi Altındaki Kompozit Plakaların Vibroakustik Analizi,” Zonguldak Bülent Ecevit Üniversity, 2019.
[7] E. A. Diler, “PVC/CTP Denizel Sandviç T- Baglantıların Geometri-Performans İlişkisi,” Dokuz Eylül Üniversitesi, 2006.
[8] G. Bianchi, G. S. Aglietti, and G. Richardson, “Optimization of bolted joints connecting honeycomb panels,” Proc. the10th Eur. Conf. Spacer. Struct. Mater. Mech. Test., pp. 10–13, 2007.
[9] S. Heimbs and M. Pein, “Failure behaviour of honeycomb sandwich corner joints and inserts,” Compos. Struct., vol. 89, no. 4, pp. 575–588, August 2009.
[10] J. Paz, J. Diaz, L. Romera, M. Costas, "Size and shape optimization of aluminum tubes with GFRP honeycomb reinforcements for crashworthy aircraft structures," Composite Structures vol. 133 pp.499–507, December 2015.
[11] S. Heimbs, M. Hoffmann, M. Waimer, S. Schmeer & J. Blaurock, "Dynamic testing and modelling of composite fuselage frames and fasteners for aircraft crash simulations," International Journal of Crashworthiness, vol. 18, no.4 pp. 406-422, June 2013.
[12] İ. O. Tunçöz, " Design and Analysis of a Hybrid Trailing Edge Control Surface of a Fully Morphing Unmanned Aerial Vehicle Wing", Master of Science in Aerospace Engineering Department, Middle East Technical University, 2015.
[13] M. H. Çetin and G. T. Alvalı, “Yük Vagon Bojı̇sı̇ Tasariminda Çok Krı̇terlı̇ Karar Verme Teknı̇klerı̇ Iile Malzeme Seçı̇mı̇,” Mühendislik Bilim. ve Tasarım Derg., vol. 8, no. 1, pp. 91–104, March 2020.
[14] E. Demireli, “TOPSIS Çok Kriterli Karar Verme Sistemi: Türkiye’deki Kamu Bankaları Üzerine Bir Uygulama,” Girişimcilik ve Kalkınma Derg., vol. 5, no. 1, pp. 101–112, 2014.
[15] R. Khorshidi and A. Hassani, “Comparative analysis between TOPSIS and PSI methods of materials selection to achieve a desirable combination of strength and workability in Al/SiC composite,” Mater. Des., vol. 52, pp. 999–1010, December 2013.
[16] O. Unal, “Optimization of shot peening parameters by response surface methodology,” Surf. Coatings Technol., vol. 305, August 2016, pp. 99–109, 2016.
[17] M. R. Khosravani and K. Weinberg, “Characterization of sandwich composite T-joints under different ageing conditions,” Compos. Struct., vol. 197, pp. 80–88, 2018.