Pekiştirilmiş Panellerin Sanal Testi

Hava araçlarının yapısal tasarımında, güvenilirlik ve mukavemet kadar hafiflik de önem arz etmektedir. Uçaklarda, yüksek yakıt sarfiyatının önlenebilmesi ve faydalı yük taşıma kapasitesinin arttırılabilmesi için tasarımların optimum ağırlık ve mukavemet oranına sahip olması gerekmektedir. Bu çalışmada; aynı koşullar altında basma yüküne maruz kalan, farklı sayıda perçin sayısına sahip takviyeli panel tasarımları sonlu elemanlar metodu ile modellenmiştir. Amaç; perçin arası mesafenin perçin çapına oranının optimize edilmesiyle, panellerde en efektif perçin sayısının bulunmasıdır. Bu amaç doğrultusunda, ANSYS paket programıyla perçin pekiştirici takviyeli 8 farklı panel modellenmiştir. Her panelde Z tipi pekiştirici kullanılmıştır. Doğrusal olmayan burkulma analizleri, aynı sınır koşulları ve basma yükü altında gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda elde edilen “yer değiştirme-kuvvet” eğrisi grafiği referans alınarak ilk burkulma ve çökme yükleri elde edilmiştir. Sonlu elemanlar modelinde; perçinler arası mesafe ve perçin çapı oranı 4’den başlayıp 6.1’e kadar arttırılarak, ilk burkulma yükleri ve çökme yüklerindeki değişimler incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, perçin pekiştirici takviyeli modelde yapılan optimizasyon için gerilim yığılmalarını minimum yapan perçinler arası mesafe ve perçin çapı oranının 4,5 olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen bu orandan sonra burkulma yükü dayanımında kısmi düşüşler olmasına karşın çökme yükü dayanımında ciddi düşüşler meydana gelmektedir. Dolayısıyla 4,5 oranının çökme yükü dayanımını optimum derecede koruyan minimum oran olduğu sonucuna varılmıştır.

In the structural design of aircraft, low weight is as important as reliability and strength. In airplanes, designs must have an optimum weight and strength ratio in order to prevent high fuel consumption and increase the useful load carrying capacity. In this study; Reinforced panel designs with different number of rivets subjected to compression load under the same conditions are modeled by the finite element method. Aim; It is to find the most effective number of rivets in the panels by optimizing the ratio of the distance between the rivets to the rivet diameter. For this purpose, 8 different panels with rivet reinforcement were modeled with the ANSYS package program. Z type reinforcement was used in each panel. Nonlinear buckling analyzes were performed under the same boundary conditions and compression load. The initial buckling and buckling loads were obtained by referring to the graph of the “displacement-force” curve obtained as a result of the analyses. In the finite element model; The changes in the initial buckling loads and collapse loads were investigated by increasing the distance between the rivets and the rivet diameter ratio from 4 to 6.1. According to the results obtained, it has been observed that the ratio of distance between rivets and rivet diameter, which minimizes stress concentrations, is 4.5 for the optimization made in the rivet reinforced model. After this ratio, although there are partial decreases in the buckling load strength, serious decreases occur in the collapse load strength. Therefore, it was concluded that the ratio of 4.5 is the minimum ratio that maintains the collapse load strength at an optimum level.