Sıcaklığa maruz fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış eğri eksenli kirişte plastik akmanın başlaması

Yıl 2020, Cilt: 26 Sayı: 4, 587 - 593, 20.08.2020

Mehmet Haskul

Öz

Bu çalışmada fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden yapılmış silindirik olarak eğri eksenli kirişin elastik davranışı analitik olarak incelenmiştir. Çalışmada elastisite modülü üstel kuvvete bağlı olarak kirişin kalınlığı boyunca değiştiği varsayılmaktadır. Aynı zamanda genel lineer karışım kanunu uygulanarak, diğer özellikleri de (ısıl genleşme katsayısı, ısı iletim katsayısı, akma dayanımı) üstel kuvvete göre değişmektedir. Poisson oranı ise sabit kalmakta değişmemektedir. Kirişe uygulanan sıcaklık dağılımı kirişin kalınlığı doğrultusunda ve radyal koordinatın bir fonksiyonu olarak değişmektedir. Kiriş düzlem gerilme durumunda olduğu varsayılmaktadır. Elastik davranışı belirlemek için von Mises akma kriteri kullanılmıştır. Kirişe pozitif, negatif ve homojen sıcaklıklar uygulanmış ve akmanın iç yüzeyde, dış yüzeyde ve aynı anda her iki yüzeyde başladığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme, Sıcaklık etkisi, von Mises kriteri, Eğri eksenli kiriş

Kaynakça

• Koizumi M. “FGM Activities in Japan”. Composite. Part. B Engineering, 28(1-2), 1-4, 1997.
• Miyamoto Y, Kaysser WA, Rabin BH, Kawasaki A, Ford RG. Functionally Graded Materials: Design, Processing and Applications. 1st Ed. New York, USA, Kluwer Akademik Publishers, 1999
• Naebe M, Shirvanimoghaddam K. “Functionally graded materials: A review of fabrication and properties”. Applied Materials Today, 5, 223-245 2016.
• Nemat-Alla MM, Ata MH, Bayoumi MR, Khair-Eldeen W. “Powder metallurgical fabrication and microstructural investigations of aluminum/steel functionally graded material”. Materials Science Applications, 2(12), 1708-1718, 2011.
• Birman V, Byrd LW. “Modeling and analysis of functionally graded materials and structures”. Applied Mechanics Reviewers, 60(5), 195-216, 2007.
• Sobczak JJ, Drenchev L. “Metallic functionally graded materials: a specific class of advanced composites”. Journal of Material Science Technology, 29(4), 297-316, 2013.
• Kılıç M, Kırık İ, Kurt B, Orhan N. “Ön ısıtma sıcaklığının Ni3al/Nial/Niti bileşiklerinden oluşan fonksiyonel derecelendirilmiş malzemenin yapısına etkisinin incelenmesi”. Pamukkale Üniversitesi, Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(8), 358-364, 2015.
• Noda N. “Thermal stresses in functionally graded materials”. Journal of Thermal Stresses, 22(4-5), 477-512, 1999.
• Zimmerman RW, Lutz MP. “Thermal stresses and thermal expansion in a uniformly heated functionally graded cylinder”. Journal of Thermal Stresses, 22(2), 177-188, 1999.
• Shao ZS. “Mechanical and thermal stresses of a functionally graded circular hollow cylinder with finite length”. International Journal of Pressure Vessel and Piping, 82(3), 155-163, 2005.
• Awaji H, Sivakumar R. “Temperature and stress distributions in a hollow cylinder of functionally graded material: the case of temperature‐ındependent material properties”. Journal of American Ceramic Society, 84(5), 1059-1065, 2001.
• Evci C, Gülgeç M. “Functionally graded hollow cylinder under pressure and thermal loading: Effect of material parameters on stress and temperature distributions”. International Journal of Engineering Science, 123, 92-108, 2018.
• Arslan E, Mack W. “Shrink fit with solid inclusion and functionally graded hub”. Composite Structure, 121, 217-224, 2015.
• Peng XL, Li XF. “Thermal stress in rotating functionally graded hollow circular disks”. Composite Structure. 92(8), 1896-1904, 2010.
• Tutuncu N, Ozturk M. “Exact solutions for stresses in functionally graded pressure vessels”. Composites Part B: Engineering, 32(8), 683-686, 2001.
• Jabbari M, Sohrabpour S, Eslami MR. “Mechanical and thermal stresses in a functionally graded hollow cylinder due to radially symmetric loads”. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 79(7), 493-497, 2002.
• Horgan CO, Chan AM. “The pressurized hollow cylinder or disk problem for functionally graded isotropic linearly elastic materials”. Journal of Elasticity, 55(1), 43-59, 1999.
• Akgöz B, Civalek Ö. “Effects of thermal and shear deformation on vibration response of functionally graded thick composite microbeams”. Composites Part B: Engineering, 129, 77-87, 2017.
• Akbaş ŞD. “Fonksiyonel derecelendirilmiş ortotropik bir kirişin statik ve titreşim davranışlarının incelenmesi”. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 20(1), 69-82, 2018.
• Turan M, Kahya V. “Fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin serbest titreşim analizi”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 8(2), 119-130, 2018.
• Evran, S. “Investigation of effects of layer positions on mechanical buckling behavior of axially layered functionally graded beams”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 25(1), 20-26, 2019.
• Avcar M. “Free vibration of imperfect sigmoid and power law functionally graded beams”. Steel and Composite Structures, 30(6), 603-615, 2019.
• Avcar M, Mohammed, WKM. “Winkler zemin ve fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme özelliklerinin kirişin frekans parametrelerine etkilerinin incelenmesi”. Journal of Engineering Sciences, 5(3), 573-580, 2017.
• Timoshenko SP, Goodier JN. Theory of Elasticity, 3rd Ed. New York, USA, McGraw-Hill, 1970.
• Bruno AB. “Thermal stress in curved beams”. Journal of the Aerospace Sciences, 25(10), 627-630, 1958.
• Shaffer BW, House RN. “Displacements in a wide curved bar subjected to pure elastic-plastic bending”. Journal of Applied Mechanics Transactions, ASME, 24, 447-452, 1957.
• Shaffer BW, House RN. The Elastic-Plastic Stress Distribution Within a Wide Curved Bar Subjected to Pure Bending. New York, USA, Univ Bronx School of Engineering and Science, 1954.
• Arslan E, Mack W, Gamer U. “Elastic limits of a radially heated thick-walled cylindrically curved panel”. Forschung im Ingenieurwesen, 77(1-2), 13-23, 2013.
• Arslan E, Mack W. “Elastic-plastic states of a radially heated thick-walled cylindrically curved panel”. Forschung im Ingenieurwesen, 78(1-2), 1-11, 2014.
• Dryden J. “Bending of inhomogeneous curved bars”. International Journal of Solids and Structure, 44(11-12), 4158-4166, 2007.
• Mohammadi M, Dryden JR. “Thermal stress in a functionally graded curved bar”. Proceedings of the 18th IASTED International Conference: modelling and simulation, Montreal, QC, Canada, 30 May-1 June 2007.
• Mohammadi M, Dryden JR. “Thermal stress in a nonhomogeneous curved beam”. Journal of Thermal Stresses, 31(7), 587-598, 2008.
• Arslan E, Sülü İY. “Yielding of two‐layer curved bars under pure bending”. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechanics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik, 94(9), 713-720, 2014.
• Eraslan AN, Akis T. “On the plane strain and plane stress solutins of functionally graded rotating solid shaft and solid disk problems”. Acta Mechanica, 181(1-2), 43-63, 2006.
• Eraslan AN, Arslan E. “A concise analytical treatment of elastic‐plastic bending of a strain hardening curved beam”. ZAMM‐Journal of Applied Mathematics and Mechaics/Zeitschrift für Angewandte Mathematik und Mechanik: Applied Mathematics and Mechanics, 88(8), 600-616, 2008.