Kritik Alanlarda Kompozit Malzemelerin Değerlendirilmesinde Endüstri 4.0 Uygulamalarının Örnekleri
Fiber kompozitler, 1960’lı yıllardan beri kullanılmaktadır. Bu teknolojinin kullanımı oldukça geniştir. Birçok eski betonarme yapı, çelik donatı korozyonunu gösterir.
Genel olarak, bu binaları tekrar yıkmak yerine güçlendirmek daha ucuzdur. Aynısı, kullanım amacı değiştirilmiş ve daha yüksek yüklere maruz kalan yapılar için de geçerlidir. 1975’ten günümüze kadar, özellikle otobüslerin dış gövdesinde kompozitlerin kullanıldığı görülmüştür.
Burada kullanılan kompozitler, polyester bağlayıcıları olan elyaf takviyeli malzemelerdir. Genel olarak, bileşik kullanımdan kaynaklanan ticari bir aracın ağırlığındaki bir azalma, yaklaşık %10‘dur ve bu, yakıt tüketiminde %5-10’luk bir avantaj sağlar.
Fiber takviyesinin derecesi, yüzeysel boşlukların olmamasına bağlıdır. Böylece, teorik duruma yaklaşılabilir. Elyafın çapına ve matris ile yapışma kuvvetinin yapısına bağlı olarak, belirli bir kritik uzunluktan daha kısa olmalıdır.
Bu kompozitlerde, metal matrisine gömülü olan ikinci faz sürekli elyaf formunda olabilir veya ince dağıtılmış küçük parçacıklar formunda olabilir.
Lamine kompozit malzemelerin yaygın kullanımını sınırlayan en önemli faktör; karmaşık hasar mekanizması. Bu tür hasarlar sıklıkla birbirleriyle etkileşimli olarak meydana gelir ve malzemenin yüklere karşı direncini etkiler.
Katmanlı bir kompozit malzemenin sınıflandırıldığı etki üç tipte sınıflandırılabilir. Düşük enerjili darbe, yüksek enerjili darbe ve diğerlerine göre en yüksek enerjili darbe. Özellikle insansız hava araçları (IHA), uydu ve uzay araçları, sinyal işleme/hesaplama devreleri ve cihazları, yüksek sıcaklık (600oC ve üstü), kompozit malzemelerin hacmini ve ağırlığını azaltırken güvenli çalışmayı sağlayacak çarpma ve radyasyon ortamı bu çalışmada çeşitli simülasyon çalışmaları ile örneklendirilerek olası uygulama örnekleri özetlenmiştir.
Şekil 1.1’de gösterilen örneğin amacı, deformasyon ve stres gibi kesitsel sonuçları görüntülemek için gereken adımları özetlemektir.
1.2. Ön işleme Adımları
• Blok oluşturma (boyutlar),
• Eleman tipini tanımlama (2d-3d),
• Eleman malzemesi özelliklerini tanımlama (örneğin, young modülü, poisson oranı),
• Kafes ölçüsünün tanımlanması (Örn. 20 mm elemanlar ölçüsü),
• Hacmin meşlenmesi.
1.3. Çözüm
• Analiz türünü tanımlama (örneğin statik),
• Kısıtlama uygulamak (örneğin, alanlar üzerinde),
• Yüklerin uygulanması (örneğin, kilit noktalarda),
• Sistemi çözme.
1.4. İşlem Sonrası: Sonuçları Görüntüleme
2.1. İşlem Sonrası: Problemin Tanımlanması
• Tuş noktası 1 için tuş noktalarını (0,0) ve tuş noktası 2’yi (400,0) olarak tanımlama,
• 1 ve 2 numaralı tuş noktalarına katılan bir çizgi oluşturma,
• Alan için gerçek sabitlerin 2400, alan atalet momentinin 320e + 03 ve toplam ışın yüksekliğinin 40 olarak tanımlanması,
• Genç modül için 200000 olarak eleman malzemesi özelliklerini ve poisson’un oranını 3,0 olarak tanımlamak,
• 20 mm eleman kenarı uzunluğu için mesh ebadını tanımlama.
2.2. Dikdörtgen Alanları Tanımlamak ve Daireler Oluşturmak
• 2 köşe tanımlama,
• Bir dikdörtgen (0, 0), Genişlik = 200, Yükseklik = 100,
• Katı çember oluşturma,
• Daire 1 X = 50, Y = 50, Yarıçap = 10 için,
• Daire 2 için X = 100, Y = 50, Yarıçap = 10,
• Daire 3 X = 150, Y = 50, Yarıçap = 10.
3.2. Daireleri Çıkardıktan Sonra
• Eleman tipinin tanımlanması; X ve Y ekseni boyunca çeviri,
• Gerçek sabitleri tanımlamak, 10’u bir kalınlık olarak girmek,
• Eleman malzemesi özelliklerinin doğrusal, elastik ve izotropik olarak tanımlanması,
• Kompozit genç modüllü reklam 200000 ve poisson’ın 3,0,
• Kafes boyutunu 5 mm eleman kenarı olarak tanımlama,
• Tüm alanların meshlenmesi,
• Temel nokta 2’ye -2500 N olarak yük uygulanması.
3.3. Çözüm Aşaması: Yük Atama ve Çözme
• Analiz tipini statik olarak tanımlama,
• Deplasman olarak kısıtlamaları ve yapısal olarak hatlara uygulamak,
• Yük olarak basınç olarak ve hatlara yapısal olarak uygulamak ve alanın tepesinde -200’e kadar düzgün basınç sabitini uygulamak,
Cemil Koyunoğlu – Yalova Üniversitesi / Yalova University – Mühendislik Fakültesi / Faculty of Engineering
Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü / Department of Energy Systems Engineering
