Yüksek boyutsal kararlılık için GA/GPSA algoritması kullanılarak hibrit ve hibrit olmayan tabakalı kompozit malzemelerin optimum tasarımı

Son birkaç on yılda dünya çapında kompozit malzemeler; havacılık, uzay, savunma, otomotiv gibi sanayi uygulamalarında artan bir şekilde geleneksel malzemelerin yerine kullanılmaktadır. Özellikle havacılık ve uzay uygulamalarında ani sıcaklık değişimlerine karşı koyabilecek boyutsal kararlı kompozit malzemelere ihtiyaç vardır. Fiber takviyeli tabakalı kompozit malzemeler, uyarlanabilirlik özellikleri sayesinde uzay yapılarının boyutsal kararlılık ihtiyacını karşılamak için iyi bir potansiyele sahiptir. Bu tezde fiber takviyeli tabakalı kompozit plakalarda sıcaklık değişimlerine karşı en yüksek boyutsal kararlığı elde etmek hedeflenmektedir. Bu amaçla, ilk olarak, simetrik ve dengeli karbon/epoksi kompozit plakaların yüksek elastisite modülü kısıtları altında en düşük termal genleşme katsayılarını elde etmek için hem sürekli hem de geleneksel açılar kullanılarak fiber açı dizilimi optimizasyonu gerçekleştirilmiş ve seçilen optimum tasarımların termal dayanımı test edilmiştir. İkinci olarak, sekiz farklı kompozit malzeme (Aramid/Epoksi, AS4/Epoksi, Boron/Epoksi, E-Cam/Epoksi, IM6/Epoksi, GY70/Epoksi, Kevlar49/Epoksi ve Spektra/Epoksi) kullanılarak iki malzeme içeren iki farklı simetrik dizilimde en düşük termal genleşme katsayılarını veren optimum sürekli ve geleneksel fiber açı dizilimlerine sahip hibrit kompozit plakalar araştırılmış ve seçilen hibrit tasarımların termal dayanımı test edilmiştir. Her iki oluşturulan çalışma için de optimizasyon algoritması olarak MATLAB programı içerisindeki optimizasyon aracı ile oluşturulan GA/GPSA hibrit algoritması kullanılmıştır. Sonuçlar, kullanılan kompozit malzemelerin hibrit olmayan optimizasyon çalışması sonuçları ile birlikte değerlendirilerek sunulmuştur. Sonuçlar, kompozit malzemelerin hibritlenerek hibrit olmayan malzemelere göre daha iyi boyutsal kararlılık elde edilebildiğini ortaya koymaktadır.

In the last few decades, composite materials are increasingly used worldwide in place of traditional materials in industrial applications such as aerospace, defense and automotive. Dimensionally stable composite materials that can resist sudden temperature changes are needed, especially in aerospace applications. Fiber-reinforced laminated composite materials have a good potential to meet the dimensional stability needs of space structures thanks to their tailorability properties. In this thesis, it is aimed to obtain the highest dimensional stability against temperature changes in fiber reinforced laminated composite plates. For this purpose, firstly, stacking sequence optimization was performed using both continuous and conventional angles to obtain the lowest thermal expansion coefficients of symmetrical and balanced carbon/epoxy composite plates under high modulus of elasticity constraints, and the thermal resistance of the selected optimum designs was tested. Secondly, using eight different composite materials (Aramid/Epoxy, AS4/Epoxy, Boron/Epoxy, E-Glass/Epoxy, IM6/Epoxy, GY70/Epoxy, Kevlar49/Epoxy and Spectra/Epoxy) hybrid composite plates with optimum continuous and conventional stacking sequences giving the lowest coefficients of thermal expansion were investigated in two different sequences including two materials and the thermal resistance of the selected hybrid designs was tested. The GA/GPSA hybrid algorithm constituted with the optimization toolbox in the MATLAB program was used as the optimization algorithm for both studies. The results are presented together with the results of non-hybrid optimization study of the composite materials used. The results reveal that better dimensional stability can be obtained by hybridizing composite materials than non-hybrid materials.