Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma

doğru, hanifi

Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma

Mehmet Hanifi DOĞRU (Gaziantep Üniversitesi, Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi, Pilotaj Bölümü, 27310, Gaziantep, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

15 3

Yıl: 2017 Cilt: 32 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 821 - 829 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma

Öz:

Bu çalışmada Tsai-Wu kriteri kullanarak kompozit plakaların topoloji optimizasyonu için yeni bir algoritma geliştirilmiştir. Gerilme tabanlı topoloji optimizasyon problemleri için Von-Mises gerilmesi tasarım değişkeni olarak kullanılmaktadır. Von-Mises gerilmesi izotropik malzemelerde bileşik gerilmenin toplam etkisini görebilmek için kullanılmaktadır. Ortotropik özelliğe sahip kompozit malzemeler için Von-Mises gerilmesi kullanımı sağlıklı sonuç vermemektedir. Kompozit malzemelerin dayanım sınırlarını belirlemek için maksimum gerilme, maksimum gerinim, Azzi Tasi Hill, Tsai-Wu gibi kriterler kullanılmaktadır. Bu çalışmada optimizasyon algoritmasında tasarım değişkeni olarak kırılma indis değeri ve bu değeri hesaplamak için de Tsai-Wu kriteri kullanılmıştır. Topoloji optimizasyonu, malzemenin kütlesel ve şekilsel tasarımı için kullanılan tasarım araçlarından birisidir. Bu çalışmada kompozit malzemelerin optimizasyonu için yeni bir topoloji optimizasyon algoritması geliştirilmiştir. Geliştirilen algoritmada, yaygın kullanılan temel geometrik modellerde, farklı elyaf açılarına göre topoloji optimizasyonu yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. Geliştirilen algoritmanın kullanımı ile malzeme kırılma indis değerleri aşılmadan %50 ye varan kütlesel iyileştirme elde edilmiştir

Anahtar Kelime:

An improved algorithm for optimization of composite plates using tsai-wu criteria

Öz:

In this study, a new algorithm has been developed for Design Optimization of composite plates using TsaiWu criteria. Von-Mises stress criteria is used as design variable for the stress based Design Optimization problems. It is used to understand the effect of combined stresses on the isotropic materials. However, VonMises stress analysis is not appropriate for anisotropic composite materials. To define the strength of composite materials, maximum stress, maximum strain, Azzi Tasi Hill and Tsai-Wu criterias are used. In this study, failure index was used as design criteria and Tsai-Wu criteria was used to calculate this value in the optimization algorithm. Topology optimization, which is used for mass and shape optimization on structures, is a design tool. In this study, a new algorithm has been developed for topology optimization of composite materials. By using this algorithm, common geometric models and different fiber angles have been investigated. Nearly 50% mass reduction have been obtained by using the developed algorithm

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Johansen L.S., Lund E., Kleist J., Failure optimization of geometrically linear/nonlinear laminated composite structures using a two-step hierarchical model adaptivity, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 198, 2421–2438, 2009.
2. Sørensen S.N., Lund E., Topology and thickness optimization of laminated composites including manufacturing constraints, Struct. Multidisc Optimization, 48, 249, 2013.
3. Sun X.F., Yang J., Xie Y.M., Huang X. ve Zuo ZH., Topology optimization of composite structure using bidirectional evolutionary structural optimization method, Procedia Eng., 14, 2980, 2011.
4. Bruggi M., Taliercio A., Optimal design of the fiberreinforcement to strengthen existing structures, Int. J. Solids Struct., 50, 121, 2013.
5. Göv İ., A novel approach for design of fiber angle and layer number of composite plates, Polymer Composite, doi: 10.1002/pc.23584, 2015.
6. Duysinx P., M. Bendsøe P., Topology optimization of continuum structures with local stress constraints, Int. J. Numer. Meth. Engng, 43, 1453-1478, 1998.
7. Wang M.Y., Wang X., Guo D., A level set method for structural topology optimization, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg, 192 227–246, 2003.
8. Suziki K., Kikuchi N., A homogenization method for shape and topology optimization, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 93 291-318, 1991.
9. Baran İ., Özgen G.O., Ciğeroğlu E., Bir radar anten yapısının titreşim özelliklerinin topolojik optimizasyon tekniği ve destek elemanları kullanılarak iyileştirilmesi, In Proceedings of the 15th Ulusal Makine Teorisi Sempozyumu, Niğde-Türkiye, 9-19, 2011.
10. Yıldız A.R., Yapay arı koloni algoritması ile taşıt salıncak kolunun optimum boyutlarının bulunması, 3. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi, BalıkesirTürkiye, 46-53, 2012.
11. Öztürk F., Sendeniz G., Yolcu koltuklarında sac pres ayakta topoloji optimizasyonu çalışması, 7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa-Türkiye, 12-18, 2014.
12. Özkal F.M., Uysal H., Üç boyutlu konsol kirişlerde topoloji optimizasyonu uygulamaları, Int. J. Eng. Research & Development, 2 (1)1, 2010.
13. Borrvall T. ve Petersson J., Topology optimization of fluids in Stokes flow, Int. J. Numer. Meth. Fluids, 41, 77–107, 2003.
14. Yıldız A.R., Kaya N., Öztürk F., Taşıt elemanlarının optimum topoloji yaklaşımı ile tasarımı, Mühendis ve Makina, 44, 516, 2003.
15. Yavuzcan H.G., Önder M., Keçel S., Akkurt A., Korkmaz M. S., Yatık ağız açma ve kalibre etme makinasının yapısal analizi ve ağırlık optimizasyonu, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part:C, Tasarım ve Teknoloji, 3 (3):555-564, 2015.
16. Yang R.J., Chen C.J., Stress-based topology optimization, Structural Optimization, 12, 98-105, 1996.
17. Nishiwaki S., Frecker M.I., Min S. ve Kikuchi N., Topology optimization of compliant mechanisms using the homogenization method, Int. J. Numer. Meth. Engng., 42, 535-559, 1998.
18. Yılmaz O., Bekiroğlu S., The effect of reinforcing panel zone of bolted end plate column beam connections, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (2), 241-253, 2016.
19. Apalak, K., Yıldırım. M. ve Ekici. R., Layer optimisation for maximum fundamental frequency of laminated composite plates for different edge conditions, Composites Science and Technology, 68, (2), 537–550, 2008.
20. Kütük M.A., Göv İ., A Finite Element Removal Method for 3D Topology Optimization, Advances in Mechanical Engineering, DOI: 10.1155/2013/413463, 2013.
21. Bruns T.E., Tortorelli D.A., An element removal and reintroduction strategy for the topology optimization of structures and compliant mechanisms, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 57, 1413–1430, 2003.
22. Mallick P.K., Fiber-Reinforced Composites: Materials, Manufacturing, and Design, CRC Press Taylor & Francis Group., ISBN-13: 978-0-8493-4205-9, New York, A.B.D., 2007.
23. Kato J., Ramm E., Multiphase layout optimization for fiber reinforced composites considering a damage model, Engineering Structures, 49, 202-220, 2013.

APA	doğru h (2017). Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. , 821 - 829.
Chicago	doğru hanifi Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. (2017): 821 - 829.
MLA	doğru hanifi Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. , 2017, ss.821 - 829.
AMA	doğru h Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. . 2017; 821 - 829.
Vancouver	doğru h Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. . 2017; 821 - 829.
IEEE	doğru h "Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma." , ss.821 - 829, 2017.
ISNAD	doğru, hanifi. "Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma". (2017), 821-829.

APA	doğru h (2017). Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(3), 821 - 829.
Chicago	doğru hanifi Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32, no.3 (2017): 821 - 829.
MLA	doğru hanifi Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.32, no.3, 2017, ss.821 - 829.
AMA	doğru h Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(3): 821 - 829.
Vancouver	doğru h Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(3): 821 - 829.
IEEE	doğru h "Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32, ss.821 - 829, 2017.
ISNAD	doğru, hanifi. "Tsai-wu kriteri kullanarak kompozit plakaların optimizasyonu için geliştirilen algoritma". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/3 (2017), 821-829.