Havacılık sektöründe kullanılan katmanlı kompozit yapıların tasarımı ve optimizasyonu

Havacılık sektöründe geniş bir kullanım alanına sahip olan kompozit malzemeler hafiflik, dayanıklılık ve yakıt verimliliği gibi konularda büyük avantajlar sağlamaktadır. Bu kapsamda, kompozit malzemelerin performansını artırmak amacıyla son yıllarda optimizasyon yöntemlerine sıklıkla başvurulmaktadır. Bu tez çalışmasında, Genetik Algoritma (GA) ile optimizasyon işlemleri gerçekleştirilerek sürekli elyaf takviyeli katmanlı kompozit bir yapının yapısal deformasyonunun en aza indirgenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca bu çalışma ile, yapay zekâ temelli optimizasyon işlemlerinin havacılık sektöründe yoğun olarak kullanılan katmanlı kompozit yapıların tasarımında dikkate alınması, bu tarz yeni teknolojilerin işletmelere entegre edilmesinde yol gösterici olması hedeflenmiştir. Çalışmanın başlangıcında bu çalışmaya özel Python dilinde kodlar geliştirilmiş, bu kodlar aracılığıyla genetik algoritmanın sonlu elemanlar çözücüsü ile entegrasyonu sağlanmıştır. Kod içerisinde genetik algoritma ile optimizasyon işlemleri için gerekli olan temel fonksiyonlar geliştirilmiş, amaç fonksiyonu ve kısıt fonksiyonu başta olmak üzere temel optimizasyon parametreleri tanımlanmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında, farklı katman dizilimlerine sahip kompozit kabuklar tasarlanmış ve optimizasyon sonuçlarıyla kıyaslayabilmek amacıyla her biri için FEM analizleri yapılmıştır. Çalışmanın son kısmında, tasarlanan kompozit kabuklar için optimizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu kısımda optimizasyon sürecini etkileyebilecek kritik parametreler belirlenerek her bir optimizasyon işleminde farklı parametre değerleri ile işlemler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde, kompozit kabukların FEM analizleri ile hesaplanan sehim miktarları, genetik algoritma ile yapılan optimizasyonlar sonucunda %60'lara kadar düşürülmüş ve optimum elyaf oryantasyon açıları elde edilmiştir.