KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi / 2019 / Cilt: 21 Sayı: 63

Geliştirilmiş Benzetilmiş Tavlama Algoritması Kullanılarak Minimum Fiyat, Minimum Ağırlık ve Maksimum Doğal Frekans Açısından Hibrit Grafit-Keten/Epoksi Tabakalı Kompozitlerin Optimum Tasarımı

Optimum Design of Hybrid Graphite-Flax/Epoxy Laminated Composites for Minimum Cost, Minimum Weight and Maximum Frequency Using Modified Simulated Annealing Method

Levent Aydın0000-0003-0483-0071
Melih Savran0000-0001-8343-1073
Sayfa
833–844
Yayın Tarihi
2019-09-20
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Sonuçlar, simetrik-balans hibrit grafit-keten/epoksi kompozit malzemenin spesifik rijitlik oranından taviz vermeden istenen frekans, fiyat ve ağırlık optimizasyonunu sağlayarak grafit/epoksi yerine kullanılmasının uygun olduğunu göstermiştir

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Otomotiv, havacılık ve denizcilik endüstrilerindeki ekolojik yaklaşım, doğal liflerin (özellikle keten) yüksek doğal frekans, düşük maliyet ve ağırlık performansları nedeniyle cam elyaflara alternatif takviye malzemeleri olarak kullanılabileceğini göstermiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu bağlamda, bu çalışma, keten lif kullanımının inter-ply hibrit kompozit yapılarda doğal frekans, maliyet ve ağırlık üzerindeki etkisini araştırmaktadır.
💡
Sonuç & Katkı:Sonuçlar, simetrik-balans hibrit grafit-keten/epoksi kompozit malzemenin spesifik rijitlik oranından taviz vermeden istenen frekans, fiyat ve ağırlık optimizasyonunu sağlayarak grafit/epoksi yerine kullanılmasının uygun olduğunu göstermiştir
🔬Tür:Literatür & Derleme Çalışması
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Hibrit tabakalı kompozit · doğal frekans optimizasyonu · fiyat ve ağırlık azaltımı

Özet

Otomotiv, havacılık ve denizcilik endüstrilerindeki ekolojik yaklaşım, doğal liflerin (özellikle keten) yüksek doğal frekans, düşük maliyet ve ağırlık performansları nedeniyle cam elyaflara alternatif takviye malzemeleri olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Bu bağlamda, bu çalışma, keten lif kullanımının inter-ply hibrit kompozit yapılarda doğal frekans, maliyet ve ağırlık üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Tabakalı kompozitlerin optimum açı dizilimlerinin tespiti Geliştirilmiş Benzetilmiş Tavlama Algoritması kullanılarak yapılmıştır. Mevcut çalışmada çok amaçlı optimizasyon yaklaşımı ile maksimum doğal frekansa sahip, hafif ve düşük maliyetli bir tasarım elde edebilmek için gerekli olan yüksek rijitliğe sahip düşük maliyetli tabakaların sayısı bulunmuştur. Bu çalışma, doğal bir fiber olan keten’e ait doğal frekans-fiyat ve doğal frekans-ağırlık optimizasyon problemlerini tabakalı kompozit plakalar açısından inceleyen literatürdeki ilk çalışma olma özelliğini taşımaktadır. Sonuçlar, simetrik-balans hibrit grafit-keten/epoksi kompozit malzemenin spesifik rijitlik oranından taviz vermeden istenen frekans, fiyat ve ağırlık optimizasyonunu sağlayarak grafit/epoksi yerine kullanılmasının uygun olduğunu göstermiştir

Abstract

Ecological approach in automotive, aerospace and marine industries have stated that natural fibers (especially flax) can be used as alternative reinforcing materials to glass fibers because of their inherent good natural frequency, low cost and weight performances. In this regard, the present paper investigates the effect of the usage of flax fiber on fundamental frequency, cost and weight in interply hybrid composite structures. Stacking sequences design and optimization of laminated composites based on Modified Simulated Annealing algorithm is considered. The optimization problem is to find the number of high stiffness and less expensive laminates for maximum fundamental frequency-minimum cost and maximum fundamental frequency-minimum weight by multi objective optimization approach. The present study is the first to examine the frequency-cost and natural frequency-weight optimization problems of natural fiber reinforced laminated composites. The results show that the potential usage of symmetric-balance graphite–flax/epoxy hybrid composite material instead of graphite/epoxy is appropriate without sacrificing in stiffness-to-weight ratios.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Aydın, L., Savran, M. (2019). Geliştirilmiş Benzetilmiş Tavlama Algoritması Kullanılarak Minimum Fiyat, Minimum Ağırlık ve Maksimum Doğal Frekans Açısından Hibrit Grafit-Keten/Epoksi Tabakalı Kompozitlerin Optimum Tasarımı. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt: 21 Sayı: 63, 833–844. https://doi.org/10.21205/deufmd.2019216313

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (30)

  1. Bert, C.W. 1977. Optimal design of a composite material plate to maximize its fundamental frequency, Journal of Sound and Vibration, Cilt. 50,(2), s. 229-237. DOI: 10.1016/0022-460X(77)90357-1
  2. Reiss, R., Ramachandran, S. 1987. Maximum frequency design of symmetric angle-ply laminates,Composite Structures, Cilt. 4, s. 1476-1487. DOI: 10.1007/978-94-009-3455-9_37
  3. Grenestedt, J.L. 1989. Layup optimization and sensitivity analysis of the fundamental eigen-frequency of composite plates, Composite Structures, Cilt. 12 (3), s. 193-209. DOI: 10.1016/0263-8223(89)90022-6
  4. Duffy, K.J, Adali, S. 1991. Maximum frequency design of pre-stressed symmetric, cross-ply laminates of hybrid construction,Advances in design automation,Cilt. 2, s. 477-484
  5. Adali, S. 1984. Design of shear-deformable antisymmetric angle-ply laminates to maximize the fundamental frequency and frequency separation,Composite Structures, Cilt. 2 (4), s. 349-369. DOI:10.1016/0263-8223(84)90005-9
  6. Fukunaga, H., Sekine, H., Sato, M. 1994. Optimal design of symmetric laminated plates for fundamental frequency, Journal of Sound and Vibration, Cilt. 171 (2), s. 219-229. DOI:10.1006/jsvi.1994.1115
  7. Narita, Y., Leissa, A. W. 1992. Frequencies and mode shapes of cantilevered laminated composite plates. Journal of Sound and Vibration, Cilt.154(1), s. 161–172. DOI: 10.1016/0022-460X(92)90410-Y
  8. Apalak, M.K., Yildirim, M., Ekici, R. 2008. Layer optimization for maximum fundamental frequency of laminated composite plates for different edge conditions, Composites Science and Technology, Cilt. 68, s. 537-550.
  9. Adali, S., Duffy, K. 1992. Minimum cost design of vibrating laminates by hybridization, Engineering Optimization, Cilt. 19(4), s. 255–267.DOI: 10.1080/03052159208941231
  10. Adali, S., Verijenko, V.E. 2001. Optimum stacking sequence design of symmetric hybrid laminates undergoing free vibrations, Composite Structures,Cilt. 54(2–3), s. 131–138. DOI: 10.1016/S0263-8223(01)00080-0
  11. Abachizadeh, M., Tahani, M. 2009. An ant colony optimization approach to multi-objective optimal design of symmetric hybrid laminates for maximumfundamental frequency and minimum cost, Structural Multidisciplinary Optimization, Cilt. 37(4), s. 367–376. DOI: 10.1007/s00158-008-0235-6
  12. Lakshmi, K., Rao, A.R.M. 2015. Optimal design of laminate composite plates using dynamic hybrid adaptive harmony search algorithm, Journal of Reinforced Plastics Composites, Cilt. 34 (6), s. 493–518. DOI: 10.1177/0731684415574228
  13. Grosset, L., Venkataraman, S., Haftka, R. 2001. Genetic optimization of two-material composite laminates, In 16th ASC technical meeting. Blacksburg- Virginia.
  14. Roque, C. M. C., Martins, P. A. L. S. 2017. Maximization of fundamental frequency of layered composites using differential evolution optimization, Composite Structures, Cilt. 183, s. 77- 83. DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.01.037
  15. Tahani, M., Kolahan, F., Sarhadi, A. 2005. Genetic algorithm for multi-objective optimal design of sandwich composite laminates with minimum cost and maximum frequency, Proceedings of international conference on advances in materials, product design and manufacturing systems ICMPM, India, 741–748.
  16. Kolahan, F., Tahani, M., Sarhadi, A. 2005. Optimal design of sandwich composite laminates for minimum cost and maximum frequency using simulated annealing, Proceedings of Tehran international conference on manufacturing engineering TICME, Tahran-Iran, Aralık 12-15.
  17. Hemmatian, H., Fereidoon, A., Sadollah, A.,Bahreininejad, A. 2013. Optimization of laminate stacking sequence for minimizing weight and cost using elitist ant system optimization, Advances in Engineering Software, Cilt. 57, s. 8-18. DOI:10.1016/j.advengsoft.2012.11.005
  18. Aydin, L., Artem, H.S. 2011. Comparison of stochastic search optimization algorithms for the laminated composites under mechanical and hygrothermal loadings, Journal of Reinforced Plastics Composites, Cilt. 30 (14), s. 1197-1212. DOI: 10.1177/0731684411415138
  19. Hasançebi, O., Çarbaş, S., Doğan, E., Erdal, F., Saka, M. 2010. Comparison of non-deterministic search techniques in the optimum design of real size steelframes, Computures and Structures, Cilt. 88 (17-18),s. 1033-1048. DOI: 10.1016/j.compstruc.2010.06.006
  20. Manoharan, S., Shanmuganathan, S. 1999. A comparison of search mechanisms for structural optimization, Computures and Structures, Cilt. 73 (1-5), s. 363-372. DOI: 10.1016/S0045-7949(98)00287-9
  21. Prabhakaran, S., Krishnaraj, V., Senthil, K. M., Zitoune, R. 2014. Sound and vibration damping properties of flax fiber reinforced composites, Procedia Engineering, Cilt. 97, s. 573–81. DOI: 10.1016/j.proeng.2014.12.285
  22. Shah, D.U., Schubel, P.J., Clifford M.J. 2013. Can flax replace E-glass in structural composites? A small wind turbine blade case study, Composites Part B,Cilt. 52, s. 172–81. DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.04.027
  23. Dittenber, D.B., Gangarao, H.V.S. 2012. Critical review of recent publications on use of natural composites in infrastructure, Composites Part A,Cilt. 43 (8), s. 1419–29. DOI: 10.1016/j.compositesa.2011.11.019
  24. Yan, L., Chouw, N., Jayaraman, K. 2014. Flax fibre and its composites - A review, Composites Part B,Cilt. 56, s. 296–317.DOI: 10.1016/j.compositesb.2013.08.014
  25. Liang, S., Guillaumat, L., Gning, P. B. 2015. Impact behaviour of flax/epoxy composite plates,International Journal of Impact Engineering, Cilt. 80,s. 56–64.DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2015.01.006
  26. Aydin, L., Artem, S., Oterkus, E., Gundogdu, O.,Akbulut, H. 2017. Mechanics of fiber composites,Fiber Technology for Fiber-Reinforced Composites,5-50. Seydibeyoglu, O., Mohanty, A., Misra, M. 2017.Fiber technology for fiber-reinforced composites Woodhead Publishing Series in Composites Scienceand Engineering, Cambridge, 325.
  27. Nemeth, M. 1986. Importance of anisotropy on buckling of compression-loaded symmetric composite plates, AIAA journal, Cilt. 24 (11), s.1831-1835. DOI: 10.2514/3.9531
  28. Deveci, H.A., Aydin, L., Artem, H.S. 2016. Buckling optimization of composite laminates using a hybrid algorithm under Puck failure criterion constraint,Journal of Reinforced Plastics Composites, Cilt. 35 (16), s. 1233-1247. DOI: 10.1177/0731684416646860
  29. Ozturk, S., Aydin, L., Kucukdogan, N., Celik, E. 2018. Optimization of lapping processes of silicon wafer for photovoltaic applications, Solar Energy, Cilt. 164,s. 1-11. DOI: 10.1016/j.solener.2018.02.039
  30. Ozturk, S., Aydin, L., Celik, E. 2018. A comprehensive study on slicing processes optimization of silicon ingot for photovoltaic applications, Solar Energy, Cilt. 161, s. 109-124. DOI: 10.1016/j.solener.2017.12.040