Dikişsiz metal astarlı ve kompozit sargılı basınç tankı tasarımı


Doç. Dr. BARIŞ KALAYCIOĞLU

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kırıkkale Üniversitesi, Türkiye

Tez Danışmanı: M. Hüsnü Dirikolu

Tezin Onay Tarihi: 2010

Tezin Dili: Türkçe

Özet:

Bu çalışmada ülkemizde hali hazırda üretilemeyen ve ISO 11439:2000 tarafından

Tip III olarak isimlendirilen dikişsiz metal astarlı ve kompozit sargılı basınç tankının

tasarımı yapılmıştır. Tasarımı yapılan basınç tankının endüstriyel ihtiyaca yönelik

olarak 3 Litrelik sıvı hacminde, 6061-T6 Alüminyum malzemeden üretilmiş metal

astar ve Kevlar®-49/Epoksi (Vf=%60) kompozit sargı için 500 Bar ve üzeri bir iç

basınca dayanabilmesi sağlanmıştır. İlgili standarda göre servis çalışma basıncı en

az 220 Bar’dır. Tank tasarımında ağ analizi ve katman teorisi yardımıyla tankın ön

tasarım parametreleri belirlenmiş ve bu veriler ışığında geometrideki karmaşıklıkları

da hesaba katabilen Ansys® Sonlu Eleman Programında kompozit basınç tankı

sayısal olarak modellenmiştir. Modellemede kompozit katmanın elyaf sarım

açılarını doğru şekilde tanımlayabilmek için eleman koordinat sisteminin uygun

şekilde yönlendirilmesi sağlanmıştır. Basınç tankının hasar analizinde elyaf hasar

dayanımı dikkate alınmış ve Tsai Wu hasar Kriteri’nden yararlanılmıştır. Yapılan

analizler sonucunda, ISO 14439:2000 standardının şartlarının sağlanması için,

basınç tankının 4.5 mm cidar kalınlığında metal astar ile 0.9 mm helisel ve 1.8 mm

teğetsel olmak üzere toplam 2.6 mm kompozit cidar kalınlığında ve [90°, ±20°,

±15°, 90°] elyaf açı düzenine sahip olması gerektiği belirlenmiştir.