Çatlaklı dairesel eğri kompozit kirişlerin titreşim analizleri

Abstract

Günümüzde, kompozit malzemelerden imal edilen kirişler özellikle havacılık ve otomotiv endüstrisinde en önemli yapı elemanlarından birisi olarak yer almaktadır. Bu kirişler sadece düz olarak değil eğri şekilde de kullanılabilmektedir. Bu çalışmada çatlaklı, çelik ve kompozit olmak üzere iki farklı malzemeden yapılmış olan dairesel eğri kirişlerin düzlem içi titreşimleri ANSYS’de sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. İncelenen kiriş, Rayleigh-Ritz kirişi olarak ele alınıp kiriş üzerinde farklı konum ve derinlikteki çatlakların ilk üç modundaki doğal frekanslarının değişimi değerlendirilmiştir. Kirişteki dairesel eğrilik boyuna eksende düzlemsel olarak modellenmiştir. Çalışma sırasında kiriş, konsol (Ank-Ser) ve iki ucu sabit (Ank-Ank) mesnetli bağlantı şekilleri ile tutturulmuştur. Çatlak, kılcal çatlak olarak ele alınmıştır. Farklı konumlardaki çatlak ve çatlakların değişen derinliklerdeki doğal frekans değerleri incelendiğinde çatlak derinliği arttıkça doğal frekans değerlerinin azaldığı gözlemlenmiştir.

Nowadays, beams which are made of composite materials are one of the most important structure elements used in aerospace and automotive industries. These beams can be used not only in straight form but also curved one. In this study, in-plane vibrations of cracked circular curved beams made of two different materials (steel and composite) are calculated by using finite element method via software package ANSYS. First three modes and respective natural frequencies of the Rayleigh-Ritz beam with a crack in different locations and depths are evaluated. Circular curvature is modelled on a plane inclined in longitudinal axis. During the study, beam is fixed by using either cantilever (Fix-Free) or both end fixed (Fix-Fix) support connections. Crack is regarded as a capillary crack. When the cracks in different locations and depths are investigated, it is observed that as the crack depth increases, natural frequency value decreases.