Kompozit malzemelerin hidrolik silindirlerde kullanılabilirliğinin araştırılması

Bu çalışmada hidrolik silindirlerin ağırlığını azaltmak için geleneksel çelik malzemeler yerine yüksek mukavemet/ağırlık oranı ile öne çıkan kompozit malzemelerin kullanılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda Tip 1 ve Tip 2 olmak üzere iki farklı hidrolik silindir tasarlanmış ve ANSYS paket programı yardımıyla sayısal analizler yürütülmüştür. Tip 1 hidrolik silindirler için jeodezik kubbe profilli alüminyum astar kullanılmış ve yüzeyinde kompozit katmanlar oluşturulmuştur. Aynı şekilde Tip 2 hidrolik silindirler için açık uçlu alüminyum astar kullanılmış ve yüzeyinde kompozit katmanlar oluşturulmuştur. Sayısal analizlerde, kutup ağzı yarıçapı, astar kalınlığı, istif sırası, elyaf malzemesi, çember sarım tabaka kullanımı ve elyaf oryantasyonu gibi tasarım parametrelerinin mekanik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca yanıt yüzey optimizasyonu ile tasarım parametreleri optimize edilmiş ve böylece her iki hidrolik silindir için de optimum tasarım parametreleri belirlenmiştir. Mevcut çalışma sonucunda, kutup ağzı yarıçapındaki artışın helisel sarım açısı ve dolayısıyla mekanik özellikler üzerinde önemli miktarda iyileştirici etkileri olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca helisel sarım katmanların eksenel yüklere karşı yetersiz kalabileceği ve bu nedenle teğetsel yüklere karşı takviye edici katman olarak çember sarım tabakaların kullanılması gerektiği ortaya çıkmıştır. Diğer taraftan çelik hidrolik silindirlerle aynı mukavemete sahip kompozit hidrolik silindirlerin tasarlanabileceği tespit edilmiştir. Ayrıca kompozit malzemelerin kullanımı ile Tip 1 ve Tip 2 hidrolik silindirlerin geleneksel hidrolik silindirlere göre sırasıyla %53.78 ve %38.42 daha hafif olduğu gözlemlenmiştir.