Finite element modeling of beams with functionally graded materials
Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeli kirişlerin sonlu eleman modellemesi
- Tez No: 368721
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AFŞİN SARITAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Bu çalışmada, elastik ve elastik olmayan analiz modelleri için yeni bir kuvvet tabanlı fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeli kiriş elemanı sunulmaktadır. Fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme (FDM) üretme girişimi, her iki malzemenin fiziksel, mekanik ve termal özelliklerini en verimli şekilde koruyarak karıştırma fikrinden esinlenmiştir. Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler derinlik boyunca genellikle, bir yüzdeki çelik veya alüminyum gibi metalik bir malzemeden diğer yüzdeki seramik gibi başka bir malzemeye geçiş yapar. Sunulan kiriş elemanı yer değiştirme alanı yaklaşımı yerine kuvvet interpolasyon fonksiyonlarına dayanır. FDM'ler için yer değiştirme interpolasyon fonksiyonlarını türetmek göreceli olarak daha meşakkatli bir çalışma olduğundan, sunulan kiriş elemanı konuyla ilgili rahatlık sağlayacaktır. Sunulan kiriş elemanının tepkisi birçok kesitin tepkisinin toplanmasıyla hesaplanmıştır. Kesit tepkileri ise kirişin derinlik boyunca malzeme tepkisinin birçok katmana ayrılarak toplanmasıyla hesaplanmıştır. Eleman formülasyonu, elastik ve elastik olmayan malzeme tepkileri altında doğrulu hassas olan kuvvet interpolasyon fonksiyonlarına göre oluşturulduğu için; lineer ve lineer olmayan durumlarda, yer değiştirme tabanlı yaklaşıma göre daha doğru ve
Özet (Çeviri)
In this thesis a new beam element that is based on force formulation is proposed for modeling elastic and inelastic analysis of beams with functionally graded materials. The attempt of producing functionally graded materials (FGM) arose from mixing two materials in such a way that both of them preserve their physical, mechanical and thermal properties most effectively. FGM shows a gradation through the depth from typically a metallic material such as steel or aluminum at one face of the beam's section depth to another material such as ceramic at the other face. The change of materials properties is taken according to a power law or an exponential law. The proposed beam element is based on the use of force interpolation functions instead of the approximation of displacement field. Since derivation of displacement interpolation functions is rather a tedious task for a beam with FGM, the proposed approach provides an easy alternative in this regard. The response of the proposed element is calculated through aggregation of responses of several monitoring sections. Section response is calculated by subdividing the depth of a monitoring section into several layers and by aggregating the material response on the layers. Since the formulation of the element is based on force interpolation functions that are accurate under both elastic and inelastic material response, the proposed element provides robust and accurate linear and nonlinear analyses of FGM beams with respect to the displacement-based approach. For the inelastic analysis, the von Mises plasticity model with isotropic and kinematic hardening parameters is assigned for both materials for simplicity. The consistent mass matrix for the proposed force-based element is also implemented for the validation of the vibration modes and shapes obtained from this element. For this effort, benchmark problems are both analyzed with the proposed beam element and with 3d solid elements in ANSYS. The results indicate that the proposed element provides accurate results not only in lower modes but also in higher modes of vibration.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel derecelendirilmiş konsol kirişlerde büyük yer değiştirmelerin analizi
Large deflection analysis for functionally graded cantilever beams
AYHAN HACIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEMAL BAYKARA
- Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeli, değişken kesitli ve çatlaklı kirişlerin serbest titreşiminin incelenmesi
Investigation of free vibrations for functionally graded materials with edge cracked and variable cross section beams
SHKELZEN SHABANI
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF CUNEDİOĞLU
- Large deflections of non-linear bi-modulus functionally graded beams under different boundary and loading conditions
Doğrusal olmayan çift modüllü fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin farklı sınır koşulları ve yüklemeler altındaki büyük yer değiştirmeleri
AYHAN HACIOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL BAYKARA
- Önburulmalı fonksiyonel olarak derecelendirilmiş çubukların statik ve dinamik davranışlarının incelenmesi
Investigation of static and dynamic behaviors of functionally graded pretwisted beams
ÖMER EKİM GENEL
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKREM TÜFEKCİ
- Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden üretilen plakların mekanik ve ısıl yükler altındaki burkulma analizi
Buckling analysis of functionally graded plates under thermal and mechanical loads
İBRAHİM UTKU AKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN