Uçak kabuk panellerinde oluşan titreşim ve burkulmanın kısıtlandırılmış sönümleme katmanı kullanılarak incelenmesi ve optimizasyonu

Titreşim ve burkulma analizi çalışmaları havacılık alanında devam eden önemli zorluklardandır. Özellikle uçakların yolcu kabinlerinin kabuk panellerinde dış basınç ve yükler sonucu oluşabilecek titreşimin, sesin ve burkulma problemi riskinin düşük kütleli yapılarla minimum seviyeye indirilebilmesi literatürde çalışılmaya devam edilen önemli konulardan biridir. Bu yapıların rezonansa girmesini ve rezonans sebebiyle oluşabilecek yapı deformasyonu ile yükler sayesinde oluşabilecek burkulma problemini önlemek ve iki durumu aynı anda kontrol edebilecek tasarımı yapmak oldukça zordur. Yapıların yüzeyine viskoelastik sönümleme katmanı eklenmesi; geleneksel, düşük bütçeli, düşük kütleli ve kolay uygulanabilir yöntemdir. Kısıtlandırılmış sönümleme katmanı (ing. constrained layer damping, CLD) yüzeye eklemeli sönüm katmanlarının en önemlilerinden biridir. Bu çalışmada, kabuk panelde CLD kullanılarak titreşim ve yapısal burkulma problemi altındaki karakteristiği incelenip tasarım parametrelerinin etkisi karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda, minimum kütlede maksimum sönümlemeye ve minimum kritik burkulma yüküne ulaşılacak üretilebilir kabuk panel modeli elde edilmiştir. İlk aşamada, titreşim analizinde modelleme yönteminin doğrulanması için örnek bir çalışmadaki kiriş eleman modelinin, CLD kullanılarak gerçek ve karmaşık öz değer analizi yapılarak viskoelastik yapının doğal frekansları ve mod şekilleri elde edilmiştir. Ardından, frekans bazlı malzeme parametreleri değişen yapı, burkulma analizi için eş değer modülü yöntemiyle basit modele indirgenmiş ve sonlu elemanlar yöntemi ile burkulma analizi gerçekleştirilmiştir. Burkulma analizi modeli sınır koşulları, basit plakanın el hesabıyla burkulma analizi sonuçları ile doğrulanmıştır. Çalışmada CLD yapılarının burkulma problemi altındaki karakteristiği ilk defa incelenmiş olup, aynı kalınlıktaki ana yapı ile kritik burkulma yükü karşılaştırıldığında %30'luk iyileşme görülmüştür. Hedeflenen uygun tasarımın bulunması için tasarım parametreleri ana katman malzemesi, kısıtlama katmanı malzemesi, katman sayısı, ana katman kalınlığı, kısıtlama katman kalınlığı olan problem Taguchi deney tasarımı kullanılarak 36 deney tasarımı sonucunda çok kriterli karar verme yöntemi olan TOPSIS yöntemi ile en uygun tasarıma ulaşılarak optimizasyonu yapılmıştır.