KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / El-Cezeri / 2026 / Cilt: 13 Sayı: 3

Geliştirilmiş Karışık Sonlu Eleman Formülasyonu ile Aşırı Yükleme Altında Eğrisel İnce Tabakalı Kompozit Kirişlerin Doğrusal Olmayan Analizi

Nonlinear Analysis of Curved Thin Laminated Composite Beams Under Extreme Loading via an Enhanced Mixed Finite Element Formulation

Sedat Kömürcü(İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ, İNŞAAT FAKÜLTESİ)0000-0003-2981-0755
Ali Nuri Doğruoğlu(İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ)0000-0000-0000-0000
Sayfa
393–408
Yayın Tarihi
2026-09-07
🏛️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)

Sayısal analizler göstermiştir ki; Geliştirilmiş fonksiyonel yapı sayesinde, katmanlı kompozit kirişlerin geometrik doğrusal olmayan davranışı yüksek doğrulukla analiz edilmektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, eğri ince tabakalı kompozit kirişler aşırı yükleme altında analiz edilmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Fonksiyonel yapının potansiyel formunda olması için gerekli ve yeterli koşul olan formun yazılmasıyla, fonksiyonel için çok önemli bir verimlilik üreten sınır koşulu terimlerinin yapısı ortaya çıkarılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Sayısal analizler göstermiştir ki; Geliştirilmiş fonksiyonel yapı sayesinde, katmanlı kompozit kirişlerin geometrik doğrusal olmayan davranışı yüksek doğrulukla analiz edilmektedir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Kompozit kiriş · Eğrisel sonlu elemanlar · Geometrik olarak doğrusal olmayan analiz

Özet

Bu çalışmada, eğri ince tabakalı kompozit kirişler aşırı yükleme altında analiz edilmiştir. Böylece, hem düz hem de eğri tabakalı kompozitlerin geometrik olarak doğrusal olmayan davranışlarını analiz etmek için yeni bir fonksiyonel geliştirilmiştir. Fonksiyonelin karışık sonlu elemanlar yöntemi ile birlikte kullanılmasıyla, geometrik olarak doğrusal olmayan kompozit kiriş analizi için yüksek hassasiyetli yapısal sonuçlar elde edilmiştir. Fonksiyonel yapının potansiyel formunda olması için gerekli ve yeterli koşul olan formun yazılmasıyla, fonksiyonel için çok önemli bir verimlilik üreten sınır koşulu terimlerinin yapısı ortaya çıkarılmıştır. Artımlı formülasyon yöntemi, problem çözümünde bir çözüm aracı olarak kullanılmıştır. Sayısal analizler göstermiştir ki; Geliştirilmiş fonksiyonel yapı sayesinde, katmanlı kompozit kirişlerin geometrik doğrusal olmayan davranışı yüksek doğrulukla analiz edilmektedir.

Abstract

In this paper, curved thin laminated composite beams under extreme loading are analyzed. Thus, a novel functional is developed to analyze the geometrically nonlinear behavior of both straight and curved laminated composites. By using the functional together with the mixed finite element method, high precision structural results are obtained for geometrically nonlinear composite beam analysis. By writing the bilinear form, which is a necessary and sufficient condition for the functional structure to be in a potential form, the structure of the boundary condition terms, which produce a very significant efficiency for the functional, is revealed. The incremental formulation method is used as a solution tool in problem solution. Numerical analyzes showed that; The geometric nonlinear behavior of layered composite beams is analyzed with high accuracy thanks to the enhanced functional structure.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Kömürcü, S., Doğruoğlu, A. N. (2026). Geliştirilmiş Karışık Sonlu Eleman Formülasyonu ile Aşırı Yükleme Altında Eğrisel İnce Tabakalı Kompozit Kirişlerin Doğrusal Olmayan Analizi. El-Cezeri, Cilt: 13 Sayı: 3, 393–408. https://doi.org/10.31202/ecjse.1732295

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (40)

  1. Bisshopp K.E. and Drucker D.C., Large deflection of cantilever beams, Quarterly of Applied Mathematics, 1945, 3(3), pp. 272-275.
  2. Reissner E., On one-dimensional finite-strain beam theory: The plane problem, Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP), 1972, 23(5), pp. 795–804.
  3. Reissner E., On finite deformations of space-curved beams, Journal of Applied Mathematics and Physics (ZAMP), 1981, 32(6), pp. 734-744.
  4. Epstein M. and Murray D.W., Large deformation in-plane analysis of elastic beams, Computers and Structures, 1976, 6(1), pp. 1-9.
  5. Noor A.K., Greene W.H., Hartley S.J., Nonlinear finite element analysis of curved beams, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1977, 12(3), pp. 289-307.
  6. Bathe K.-J. and Bolourchi S., Large displacement analysis of three-dimensional beam structures, International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1979, 14, pp. 961-986.
  7. Srpčič S. and Saje M., Large deformations of thin curved plane beam of constant initial curvature, International Journal of Mechanical Sciences, 1986, 28(5), pp. 275-287.
  8. Saje M., A Variational Principle for Finite Planar Deformation of Straight Slender Elastic Beam, International Journal of Solids Structures, 1990, 26(8), pp. 887-900.
  9. Ibrahimbegović A., On finite element implementation of geometrically nonlinear Reissner’s beam theory: three-dimensional curved beam elements, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 1995, 122(1-2), pp. 11-26.
  10. Pai P.F. and Palazotto A.N., Large-deformation analysis of flexible beams. International Journal of Solids and Structures, 33(9), pp. 1335-1353.
  11. Torkamani M.A.M., Sonmez M., Cao J., Second-order elastic plane-frame analysis using finite-element method, Journal of Structural Engineering, 1996, 123(9), pp.1225-1235.
  12. Pi Y.L. and Trahair N.S., Non-linear buckling and postbuckling of elastic arches, Engineering Structures, 1998, 20(7), pp. 571-579.
  13. Savoia M. and Tullini N., Beam theory for strongly orthotropic materials, International Journal of Solids and Structures, 1996, 33(17), pp. 2459-2484.
  14. Khdeir A. A. and Reddy J. N., An exact solution for the bending of thin and thick cross-ply laminated beams. Composite Structures, 1997, 37(2), pp. 195-203.
  15. Hajianmaleki M. and Qatu M.S., Static and vibration analyses of thick, generally laminated deep curved beams with different boundary conditions, Composites: Part B, 43(4), 2012, pp. 1767-1775.
  16. Vo T.P. and Thai H.T., Static behavior of composite beams using various refined shear deformation theories. Composite Structures, 2012, 94(8), pp. 2513-2522.
  17. Nguyen T., Nguyen N., Vo T.P., Thai H., Trigonometric-series solution for analysis of laminated composite beams. Composite Structures, 2017, 160, pp. 142-151.
  18. Reddy J.N., A simple higher-order theory for laminated composite plates, Journal of Applied Mechanics, 2018, 51, pp. 745-752.
  19. Qin H., Yan Y., Liu H., Liu J., Zhang Y., and Liu Y., Modified Timoshenko beam model for bending behaviors of layered materials and structures, Extreme Mechanics Letters, 2020, 39, 100799.
  20. Minguet P., “Static and dynamic behavior of composite helicopter rotor blades under large deflections”, (Ph.D. Thesis). Dept. of Aeronautics and Astronautics, Massachusetts Institute of Technology, 1989.
  21. Minguet P. and Dugundjit J., Experiments and Analysis for Composite Blades Under Large Deflections Part I: Static Behavior, AIAA Journal, 1990, 28(9), pp. 1573-1579.
  22. Ghazavi A., and Gordaninejad F., Nonlinear bending of thick beams laminated from bimodular composite materials, Composites Science and Technology, 1989, 36, pp. 289-298.
  23. Pai P.F. and Nayfeh A.H., A nonlinear composite beam theory, Nonlinear Dynamics, 1992, 3, pp. 273-303.
  24. Vu-quoc L. and Deng H., Galerkin Projection for Geometrically Exact Sandwich Beams Allowing for Ply Drop-off, Journal of Applied Mechanics, 1995, (95), pp. 479-488.
  25. Yahnioglu N. and Selim S., Bending of a composite material strip with curved structure in the geometrically nonlinear statement, Mechanics of Composite Materials, 2000, 36(6), pp. 459-464.
  26. Foroughi S. and Yüksel S.B., A New Approach to Determine the Effective Flexural Stiffness of Doubly-Reinforced Beams According to Nonlinear Behavior, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, 13(2), 2026, pp. 220-232.
  27. Topsakal, A. and Özel, C., The Effect of Fiber Type and Ratio on Physical and Mechanical Properties of Fiber Reinforced Polymer Composite Materials El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2018, 5(1), pp. 107-116.
  28. Yanen, C. and Solmaz, M.Y., Production of Laminated Hybrid Composites as A Body Armor Material and Investigation of Ballistic Performance, ElCezerî Journal of Science and Engineering, 2016, 3(2), pp. 351-362.
  29. Erkmen R.E. and Bradford M.A., Nonlinear elastic analysis of composite beams curved in-plan. Engineering Structures, 2009, 31(7), pp. 1613-1624.
  30. Feng Y., Okamoto R.J., Namani R., Genin G.M, and Bayly P.V., Measurements of mechanical anisotropy in brain tissue and implications for transversely isotropic material models of white matter. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2013, 23, pp. 117-132.
  31. Feng Y., Okamoto R.J., Genin G. M., and Bayly P.V., On the accuracy and fitting of transversely isotropic material models. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2016, 61, pp. 554-566.
  32. Bishay P.L. and Sofi A.R., Sensitivity analysis of a smart soft composite robotic finger design using geometrically nonlinear laminated composite finite beam elements, Materials Today Communications, 2018, 16, pp. 111-118.
  33. Zhou X., Huang K., and Li Z., Geometrically nonlinear beam analysis of composite wind turbine blades based on quadrature element method. International Journal of Non-Linear Mechanics, 2018, 104, pp. 87-99.
  34. Oden J.D., and Reddy J.N., Variational methods in theoretical mechanics, Springer, Berlin, 1976.
  35. Hughes T.J.R., and Pister K.S., Consistent linearization in mechanics of solids and structures, Computers & Structures, 1978, 8, pp. 391-397.
  36. Bathe K.-J., Finite Element Procedures, Prentice-Hall, Inc, 1996.
  37. Doğruoğlu A.N. and Kömürcü S., Nonlinear mixed finite element formulations for the analysis of planar curved beams, Computers and Structures, 2019, 222, pp. 63-81.
  38. Wolfram Research, Inc., Mathematica, Version 9.0, Champaign, IL, 2012.
  39. Pagani A. and Carrera E., Large-deflection and post-buckling analyses of laminated composite beams by Carrera Unified Formulation. Composite Structures, 2017, 170, pp. 40-52.
  40. Dorfi H.R. and Busby H.R., An effective curved composite beam finite element based on the hybrid formulation. Computers and Structures, 1993, 53, pp. 43-52.