Bir İHA kanadında karbonfiber takviyeli destek kirişinin kesit profili ve serim açılarının yapısal dayanımına etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi

Yüksek dayanım, düşük yoğunluk, yorulma dayanımı gibi avantajları dolayısıyla karbonfiber takviyeli kompozitler havacılık ve uzay sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle hafif hava platformlarının kanat ve gövde yapılarında da karbonfiber takviyeli kompozit malzemelerin kullanımı günden güne artmaktadır. Bu konuda literatürde çeşitli çalışmalar mevcuttur. Bu tez çalışmasında, hava araçlarının kritik bileşenlerinden biri olan kanat yapılarında kullanılan karbonfiber takviyeli kompozit kirişlerin kesit profillerine ve fiber serim açılarına bağlı yapısal davranışları numerik olarak incelenmiştir. Bu bağlamda, I, C ve kutu profillere sahip kiriş yapılarının 0˚, ±45˚ fiber kombinasyonlarında, aerodinamik yüklemeler altında sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Belirlenen hava aracı konfigürasyonu için bir kanat tasarımı yapılmış, bu kanat tasarımı üzerinde gerçekleştirilen HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) analizleri sonucunda elde edilen basınç yükleri, tek yönlü Akışkan-Yapı etkileşimi yöntemi ile yapısal modele aktarılarak kanat yapılarının statik analizleri gerçekleştirilmiştir. Çıkan sonuçlara göre kirişlerin yapısal davranışları kesit profiline ve serim açılarına bağlı olarak değerlendirilmiştir. Bulunan sonuçlarda ±45˚ fiber kullanımında IRF (Ters Emniyet Katsayısı) değerlerinde ani düşüşler görülse de 0° fiberlerde IRF değerlerinin arttığı ve dalgalanmalar olduğu gözlemlenmiştir. Bu dalgalanmalar ±45˚ fiberlerin tüm katmanlara oranı arttıkça artmaktadır. Sadece 0° fiberlerin kullanıldığı oryantasyonlarda ise oldukça düzenli bir IRF dağılımı olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca ±45˚ fiber kullanımının taşıma ve sürükleme yönlerinde deformasyonları da arttırdığı görülmüştür. Profil kesitlerinin karşılaştırmasında ise kutu profil dayanımsal olarak öne çıkarken C profil ağırlık bakımından daha avantajlıdır. I profil ise ağırlık bakımından C profile yakın olsa da hem dayanım hem de üretim zorluğu açısından diğer profillerin gerisinde kalmıştır.