Tabakalı biyokompozitlerin kırılma performanslarının stokastik yöntemler kullanarak optimize edilmesi

Son yıllarda lif takviyeli, tabakalı kompozit malzemeler, dayanıklılık ve hafiflik gibi avantajlarından dolayı mühendislik uygulamalarında artarak kullanılmaktadır. Otomotiv endüstrisinde çevreci yaklaşımlar; tarımsal sürdürülebilir ve hafif malzemeler olan doğal liflerin cam liflerine alternatif takviye malzemesi olarak kullanılmasının büyük önem taşıdığını ifade etmektedirler. Doğal lifler arasında, düşük yoğunluk ve diğerlerine nazaran yüksek özgül mukavemet özellikleri ile keten lifleri en çok ilgi çeken liftir. Kompozit malzemelerde kullanılan doğal liflerin standart sentetik liflere nazaran dayanımları düşük olduğundan kırılma performanslarının artırılmaya ihtiyacı vardır. Bu tezde, iki eksenli düzlem içi bası yükleri altında ve dört taraftan basit mesnetli 64 tabakalı Keten/polipropilen biyokompozit ve 64 tabakalı Grafit/epoksi plakaların burkulma karşıtı davranışlarının optimum tasarımı Maksimum Gerilme, Tsai-Wu ve Hashin - Rotem kriteri esas alınarak stokastik yöntemlerden Nelder-Mead Algoritması ile araştırılmıştır. Tabakalar, simetrik ve balans olarak alınmıştır. Amaç fonksiyonu olarak kritik burkulma indeksi ve tasarım değişkenleri olarak fiber oryantasyonları alınmıştır. Çeşitli yükleme durumları ve plaka a/b boyut oranları için kritik burkulma indeksi maksimize edilmiştir. Elde edilen optimum tasarımlar Maksimum Gerilme, Tsai-Wu ve Hashin-Rotem kırılma kriterinden yararlanılarak tabaka tabaka kontrol edilmiştir. Sonuç olarak, tabakalı biyokompozitlerin burkulma ve kırılma dayanımı göz önüne alınarak optimum tasarımlarının plaka a/b boyut oranına, yük ve yük oranına bağlı olduğu bulunmuştur.