Stress analysis in single lap joints of composite plates under different loading conditions

Abstract

In the recent four decades, the demand of the different industries about the light but strong materials which can be used massively, caused a big progress in producing the composite materials. According to the proposed requirement, the necessity of researching about composite materials and the structures which can be constructed based on them is obvious. In this thesis, firstly a brief introduction about the composite materials and their applications are presented. Then, the analyses of three different structured of single-lap single-bolt composite joints are presented. The aforementioned analysis are done because to corroborate the process of simulation which we have done for our design and find features which can be compared together. The analyses are based on stress and deformation. According to the proposed analyses, the T800 carbon epoxy composite material has better performance in terms of deformation under 0- 5KN force. Based on the results which are obtained from the aforementioned analyses, using two supportive plates are used to reduce the effect of load effect on the composite plates. Based on the analyses which are done in chapter 3, a new design is presented in chapter four. According to the results which are done in ANSYS in term of deformation, the performance of our design can be used as an alternative design to replace with the three ones, which are presented in chapter three. Finally, some suggestions as ongoing and future works are presented in chapter five, like, doing experimental test on our design structure.

Son kırk yılda, değişik endüstriler tarafından kitlesel olarak kullanılabilen hafif ama güçlü malzemelerin talep edilmesi, kompozit malzemelerin üretiminde büyük bir ilerlemeye neden oldu. Önerilen şartlara göre, kompozit materyaller ve bunlar temel alınarak oluşturulabilecek yapılar hakkında araştırmaların yapılmasının gerekçesi açıktır. Bu tezde, öncelikle kompozit materyaller ve uygulamaları hakkında kısa bir tanıtım sunulmaktadır. Daha sonra, üç farklı yapıya sahip tek bindirmeli ve tek cıvatalı kompozit bağlantıların analizleri sunuldu. Söz konusu analizler, tasarımımız için yaptığımız simülasyon sürecini desteklemek ve birlikte karşılaştırılabilecek özellikler bulmak için yapılmıştır. Analizler, gerilme ve şekil değiştirmeye dayanmaktadır. Önerilen analize göre, T800 karbon epoksi kompozit malzemenin 0-5KN gücü altında deformasyon açısından daha iyi bir performansı vardır. Yukarıda bahsedilen analizden elde edilen sonuçlara dayanarak, kompozit plakalar üzerinde etkili olan yükün etkisini azaltmak için iki destekleyici levha kullanılmıştır. Bölüm 3'te yapılan analize dayanarak, dördüncü bölümde yeni bir tasarım sunulmuştur. ANSYS'te deformasyon anlamında yapılan sonuçlara göre tasarımımızın performansı, üçüncü bölümde sunulan üçlü ile değiştirilecek alternatif bir tasarım olarak kullanılabilir. Son olarak, halen yürütülmekte olan ve deneysel çalışmalar gibi gelecekte yürütülebilecek işler belirtilmiştir.