Aslan, AbdullahGöçen, Ali Mert2025-09-102025-09-102025https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=5NNqZKwwGohPh6_KCcfp-llB6OGYVKYUF-P6xTceL4pgZImjGGvVow2fuEC07pbDhttps://hdl.handle.net/20.500.13091/10740Yüksek 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.Due to their high strength, low density, and fatigue resistance, carbon fiber reinforced composites are widely used in the aerospace industry. The use of these materials is increasing day by day, particularly in the wing and fuselage structures of lightweight aerial platforms. Numerous studies can be found in the literature on this topic. In this thesis, the structural behavior of carbon fiber reinforced composite beams used in wing structures which is one of the most critical components of air vehicles has been numerically investigated with respect to cross-sectional profiles and fiber lay-up angles. Within this scope, finite element models were developed for beam structures with I, C, and box cross-sections, using fiber orientations of 0˚ and ±45˚, under aerodynamic loading conditions. A wing design was created for a selected aircraft configuration, and the pressure loads obtained from CFD (Computational Fluid Dynamics) analyses conducted on this wing were transferred to the structural model using a one-way Fluid-Structure Interaction approach. Based on these loads, static structural analyses were performed. The results were then evaluated in relation to the cross-sectional profiles and lay-up angles of the beams. It was observed that the use of ±45˚ fiber layers led to sudden drops in IRF (Inverse Reserve Factor) values, whereas 0˚ fibers resulted in increased IRF values with noticeable fluctuations. These fluctuations became more pronounced as the ratio of ±45˚ layers in the stacking sequence increased. On the other hand, lay-ups consisting completely 0˚ fibers showed a highly consistent IRF distribution. Moreover, the use of ±45˚ layers was found to increase deformations in both the lift and drag directions. In terms of cross-section comparison, the box profile demonstrated superior strength, while the C profile proved more advantageous in terms of weight. Although the I profile was close to the C profile in terms of weight, it lagged behind both in strength and in terms of manufacturing complexity.trMakine MühendisliğiMechanical EngineeringMaster Thesis