Fonksiyonel derecelenmiş elastoplastik kirişlerin burulma altında büyük deformasyon analizi
Large deformation analysis of functionally graded elastoplastic beams under torsion
- Tez No: 884232
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAHADIR ALYAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Bu tez çalışmasında kuvvet kuralı ve sinüzoidal fonksiyonlara göre bir ve iki yönde derecelenmiş farklı kesitlere sahip elastoplastik kirişlerin büyük yer değiştirmeler ve açısal şekil değişimi altında burulma davranışı incelenmiştir. Fonksiyonel derecelenmiş elastoplastik malzeme seramik ve metalden oluşmaktadır. İzoparametrik hexahedral elemanlarla doğrusal olmayan sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Sonlu eleman formülasyonu virtüel yer değiştirme prensibi esas alınarak, güncellenmiş Lagrangian formülasyonu kullanılarak geliştirilmiştir. Doğrusal olmayan eşitlik sisteminin çözümünde, Newton-Raphson ve güncellenmiş Newton-Raphson metotlarını birlikte kullanan iteratif bir çözüm kullanılmıştır. Plastik bölge yayılımı, plastisitenin akış teorisi esas alınarak hesaplanmıştır. Elastoplastik davranış ve efektif malzeme özellikleri Tamura-TomotaOzawa şemasına göre belirlenmiştir. Sayısal incelemeler, fonksiyonel derecelenmiş kirişlerin, kesit geometrisinden bağımsız olarak, burulma altında homojen kirişlerden oldukça farklı davrandığını göstermiştir. Homojen kirişlerde kesit dış sınırlarında başlayıp simetrik devam eden plastikleşme, fonksiyonel derecelenmiş kirişlerde, daha hızlı akma gerilmesine ulaşan seramik yoğunluklu bölgelere kayma eğilimindedir. Boyuna doğrultuda derecelenmiş kirişlerde boyuna doğrultu boyunca açısal dönme, kesit düzleminde derecelenmiş kirişlerden ve homojen kirişlerden farklı olarak doğrusal olmamaktadır. Benzer davranış malzeme dağılımdan bağımsız olarak I ve dikdörtgen kesitli kirişlerin mesnet bölgesinde de oluşmaktadır. En büyük kesme gerilmeleri, homojen kirişlerden farklı olarak kesit dış sınırları yerine kesit içinde oluşabilmektedir. Seramikten metale kuvvet kuralına göre kesit yüksekliğince derecelenmiş kirişler, 12,5° dönme açısında, kesit geometrisine ve derecelenmeye bağlı olarak, kesit yüksekliğinin %1~%6'sına kadar malzeme derecelenmesi yönünde burulma dışında yer değiştirmektedir. Ayrıca kesme gerilmeleri kesit ortasında sıfır olmamaktadır. Malzeme dağılımının yer değiştirmeler, gerilmeler ve plastik bölge yayılımı üzerindeki etkileri incelenerek önemli noktalar aktarılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the torsional behavior of elastoplastic beams graded in one and two directions under large displacements and angular deformations was analyzed using the power law and sinusoidal functions. Functionally graded material is elastoplastic, consisting of ceramic and metal. A nonlinear finite element method with isoparametric hexahedral elements was used. The finite element formulation was developed by using the updated Lagrangian formulation based on the virtual displacement principle. An iterative solution using both Newton-Raphson and updated Newton-Raphson methods together was used to solve the nonlinear equation system. The propagation of the plastic region was calculated based on the flow theory of plasticity. Elastoplastic behavior and effective material properties were determined according to the Tamura-Tomota-Ozawa scheme. Numerical investigations have shown that functionally graded beams behave quite differently from homogeneous beams under torsion regardless of the section geometry. Yielding of materials, which starts at the outer boundaries of the section in homogeneous beams and the plastic region propagates continues symmetrically, tends to shift to regions with more ceramic volume which reaches yield stress faster in functionally graded beams. Beams graded in the axial direction have a non-linear variation of rotation angle along the axial direction, unlike beams graded in section and pure metal beams. Similar behavior occurs in the support region of I and rectangular cross-section beams, independent of the distribution. Unlike homogeneous beams, the largest shear stresses can occur within the section rather than at the outer boundaries of the section. In beams graded from ceramic to metal using the power law, the section moves along the material grading direction in addition to the rotation. The magnitude of this displacement is about 1%~6% of the thickness at 12.5° rotation angle depending on the section geometry and material distribution. Also, the shear stresses are not zero in the section's midpoint. The effects of material distribution on displacements, stresses, and plastic region propagation were examined, and essential points were reported.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel derecelenmiş malzeme ve değişken kesitli silindirik ve silindirik olmayan viskoelastik helisel çubukların dinamik analizi
Dynamic analysis of cylindrical and non-cylindrical viscoelastic helical rods with functionally graded material and variable cross-section
YAVUZ ÇETİN CUMA
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK FIRAT ÇALIM
- Fonksiyonel derecelenmiş dönen basınçlı kapların elastik analizi
Elastic analysis of functionally graded rotating pressure vessels
AYBEGÜM ÇALIŞKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
MatematikOsmaniye Korkut Ata ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DURMUŞ YARIMPABUÇ
- Three dimensional fracture analysis of FGM coatings
Fonksiyonel derecelenmiş kaplamaların üç boyutlu kırılma analizi
ÖZGÜR İNAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERKAN DAĞ
- Elastik zemine oturan fonksiyonel derecelenmiş plakların serbest titreşim analizi
Free vibraton analysis of functionally graded plates resting on elastic foundation
İREM DALDABAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK FIRAT ÇALIM
- Axisymmetric bending and flexural vibration analysis of heterogeneous (FGM) circular plates
Heterojen (FDM) dairesel plakların eksenel simetrik eğilmesi ve titreşim analizi
AHMAD RESHAD NOORI
Doktora
İngilizce
2019
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEYTULLAH TEMEL