Domain-boundary element method for elastodynamics of functionally graded thick-walled cylinders and annullar coatings
Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalın duvarlı silindirlerin ve dairesel kaplamaların elastodinamik için alan sınır eleman yönetemini
- Tez No: 774939
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN DAĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bu tezde, fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kalın duvarlı silindirlerin ve dairesel kaplamaların elastodinamik analizini gerçekleştirmek için alan sınır eleman yöntemini (D-BEM) kullanan yeni bir hesaplama tekniği geliştirilecektir. Kalın duvarlı silindir malzeme özellikleri, hacim fraksiyonunun bir güç dağıtım yasasına göre radyal yön boyunca değişmektedir; dolayısıyla silindir, basınç şoklu yükleme türlerine dayanabilir. Bu mekanik yükler, iç ve dış kenarlardaki üniform dinamik basınçlarla tanımlanır. Bu nedenle, FGM kalın duvarlı silindir, düzlem gerinme durumunda eksenel simetrik dış yüklemeye maruz kalır. Alan sınır eleman yöntemi, ana diferansiyel denklemi artık formda yazmak için statik temel çözüm kullanılarak elde edilen integral denklemleri çözmek için uygulanacaktır. Ancak problem dinamik olduğundan, zamana bağlı olduğundan, alanı ayrıklaştırmak için izoparametrik dörtgen elemanlar önerilecektir. Her eleman için integral denklemler hesaplanacak ve zamana bağlı adi diferansiyel denklemler sistemi ortaya çıkacaktır. Zaman yanıtı, adi diferansiyel denklemler sistemini çözmek için Houbolt zaman yürüyüşü şeması yöntemi kullanılarak elde edilir. Bu nedenle, önerilen D-BEM yöntemi, iç yüzeyde mekanik şok ve üstel yüklemeleri gibi farklı mekanik yüklere maruz kalan FGM kalın duvarlı silindirlerin elastodinamiğini inceleyen çeşitli araştırmalar dikkate alınarak doğrulanmıştır. Ayrıca, FGM kalın duvarlı silindir elastodinamik tepkisi, düzlem gerilme ve düzlem gerinim koşullarında D-BEM kullanılarak incelenmiştir. Kompozit kalın duvarlı silindirler ve dairesel kaplamaların çalışmasında bir iç ve dış rampa dinamik basıncı ve bir iç üstel dinamik basınç göz önünde bulundurulmuştur. Radyal yer değiştirme tepkisi, radyal ve teğetsel gerilmeleri, farklı malzeme özelliği derecelendirme değerlerinde hesaplanır. Ayrıca, seçilen basınç şoku yükleri için, uzaysal radyal yer değiştirme, uzaysal radyal ve teğetsel gerilmeleri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a new computational technique using domain boundary element method (D-BEM) will be developed to perform the elastodynamic analysis of functionally graded thick-walled cylinders and annular coatings. The thick-walled cylinder material properties are varying along the radial direction according to a power distribution law of volume fraction; hence, the cylinder can withstand pressure shock types of loadings. These mechanical loads are described by uniform dynamic pressures at the inner and outer edges. Therefore, the FGM thick-walled cylinder is subjected to axisymmetric external loading in plane strain condition. The domain boundary element method will be implemented to solve the integral equations achieved by using the static fundamental solution to write the governing differential equation in the residual form. However, since the problem is dynamic, time dependent, isoparametric quadrilateral elements will be proposed to discretize the domain. The integral equations will be computed for each element and a system of time dependent ordinary differential equations will result. The time response is obtained by using Houbolt method of time marching scheme to solve the system of ordinary differential equations. Therefore, the proposed D-BEM method is verified by considering various researches, which study the elastodynamics of FGM thick-walled cylinders subjected to different mechanical loadings on the inner surface, such as: mechanical shock and exponential loadings. Furthermore, the FGM thick-walled cylinder elastodynamic response has been studied using the D-BEM in plane stress and plane strain conditions. An internal and external ramp dynamic pressure and an internal exponential dynamic pressure are considered in the study of the composite thick-walled cylinders and annular coatings. The radial displacement response, radial and hoop stresses are calculated at different material property gradation values. Moreover, for the pressure shock loadings selected, the spatial radial displacement, spatial radial and hoop stresses are studied.
Benzer Tezler
- İki boyutlu iki gruplu nötron difüzyon denkleminin lineer sınır elemanları ile çözümü
The application of linear boundary elements method two dimensional and two group neutron diffusion equation
SIRMA USTAARAMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Nükleer Mühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLGE ÖZGENER
- The use of dual reciprocity boundary element method in thermoelasticity and thermoviscoelasticity
İkili karşıtlık sınır eleman yönteminin termoelastisite ve termoviskoelastisite analizinde kullanımı
BESİM BARANOĞLU
Doktora
İngilizce
2003
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN MENGİ
- Generalized finite difference method in elastodynamics using perfectly matched layer
Elastodaynamikte genelleştirilmiş sonlu farklar metodunun mükemmel uyumlu tabakayla kullanılması
FUAT KORKUT
Doktora
İngilizce
2012
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT TOKDEMİR
- Numerical solution of solidification and elastodynamics problems using dynamic substructuring based on adaptive error estimation
Adaptif hata kestirimine dayalı dinamik alt yapılandırma yöntemi ile katılaşma ve elastodinamik problemlerinin nümerik çözümü
ÖZGÜR UYAR
Doktora
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUGAN
- Anizotrop cisimlerde yer değiştirme sürekliliği yöntemi
Başlık çevirisi yok
BAHATTİN KİMENÇE
Doktora
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN