Fonksiyonel derecelendirilmiş simetrik yüzey ve bal peteği çekirdek katmanlarından oluşan sandviç plakanın titreşim analizi
Vibration analysis of sandwich plate consisting of functionally graded symmetric layers and honeycomb core layer
- Tez No: 944783
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM FATİH ÖZALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 116
Özet
Bu çalışmada malzeme özelliklerinin bir eksen boyunca sürekli ve kontrollü olarak değiştiği, böylece hem ısıl hem de mekanik özellikler açısından optimize edilmiş fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerden (FDM) oluşan sahip sandviç plakalar için analizler yapılmıştır. Özellikle seramik ve metal gibi iki farklı malzemenin bir araya getirilmesiyle oluşturulan bu yapılar hem yüksek sıcaklık dayanımı hem de mekanik dayanıklılığı aynı anda sağlayabilmektedir. FDM'lerin petek çekirdekli sandviç katmanlarla birleştirilmesi ise hem hafiflik hem de yüksek rijitlik gerektiren uygulamalarda önemli avantajlar sunmaktadır. Bu kombinasyon, havacılık, uzay, otomotiv ve enerji gibi ileri teknoloji gerektiren endüstriyel alanlarda yapısal verimliliği artırmak için potansiyel bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Ancak bu tür yapıların özellikle yüksek sıcaklık altında dinamik davranışlarının nasıl değiştiği literatürde yeterince detaylı incelenmemiştir. Bu çalışma, yüzey plakaları fonksiyonel derecelendirilmiş, orta tabakası ise bal peteği çekirdekli olacak şekilde modellenen sandviç plaka yapılarının titreşimsel karakteristiklerini analiz etmeyi amaçlamaktadır. Sayısal analizler sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak ANSYS ortamında gerçekleştirilmiştir. Modal analizler ile yapının doğal frekansları ilk altı mod için belirlenmiştir. Analizlerde, malzeme derecelendirme katsayısı (p = 0, 1, 2, 5, 100), sıcaklık farkı (ΔT = 0 K, 500 K, 1000 K), sınır koşulları (CCCC ve SSSS), petek ve plakaların ölçüleri olarak değiştirilerek her bir parametrenin yapı üzerindeki etkisi ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Malzeme özellikleri, sıcaklıkla değişen elastisite modülü, yoğunluk, Poisson oranı ve termal genleşme katsayısı gibi parametreler dikkate alınarak modellenmiştir. Elde edilen bulgulara göre, p değerinin ve sıcaklığın artışıyla birlikte doğal frekanslarda belirgin bir azalma gözlemlenmiştir. Yüksek sıcaklıkta ve metal oranının baskın olduğu durumlarda, frekans düşüşü %40'a kadar ulaşmaktadır. CCCC sınır koşulu altında frekanslar genellikle daha yüksek çıkarken, SSSS sınır koşulunda yapının daha esnek davranmasından dolayı frekanslar daha düşüktür. Ayrıca mod şekilleri incelendiğinde, simetrik yapının korunduğu ve bazı modların çiftli mod karakteri gösterdiği tespit edilmiştir. Bu, yapının geometrik ve malzeme simetrisinin titreşim davranışı üzerindeki etkisini ortaya koymaktadır. Ayrıca, yüzey plakalarının kalınlığının artırılmasının, yapının doğal frekanslarını yükselttiğini göstermiştir. Bu çalışma sonucunda, fonksiyonel derecelendirilmiş petek çekirdekli yapıların termal ve dinamik analizlerinin birlikte ele alınması gerektiği ve bu tür yapıların tasarımında malzeme geçiş profili, sıcaklık etkisi ve sınır koşullarının kritik rol oynadığı anlaşılmıştır. Çalışma hem akademik literatüre katkı sağlamakta hem de endüstriyel tasarımlar için önemli bir referans oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, analyses were conducted for sandwich plates consisting of functionally graded materials (FDM) where the material properties change continuously and controlled along an axis, thus optimizing both thermal and mechanical properties. These structures, which are formed by combining two different materials, especially ceramic and metal, can provide both high temperature resistance and mechanical strength at the same time. Combining FDMs with honeycomb core sandwich layers offers significant advantages in applications requiring both lightness and high rigidity. This combination is considered as a potential solution to increase structural efficiency in industrial areas requiring advanced technology such as aviation, space, automotive and energy. However, how the dynamic behavior of such structures changes, especially under high temperatures, has not been examined in sufficient detail in the literature. This study aims to analyze the vibrational characteristics of sandwich plate structures modeled as functionally graded surface plates and honeycomb core middle layer. Numerical analyses were performed in the ANSYS Model module environment using the finite element method. The natural frequencies of the structure were determined for the first six modes with modal analyses. In the analyses, the material gradation coefficient (p = 0, 1, 2, 5, 100), temperature difference (ΔT = 0 K, 500 K, 1000 K), boundary conditions (CCCC and SSSS), honeycomb and plate dimensions were changed and the effect of each parameter on the structure was evaluated separately. Material properties were modeled by considering parameters such as elasticity modulus, density, Poisson's ratio and thermal expansion coefficient that change with temperature. According to the findings, a significant decrease in natural frequencies was observed with the increase in p value and temperature. In cases where the high temperature and metal ratio is dominant, the frequency decrease reaches up to 40%. While frequencies are generally higher under the CCCC boundary condition, frequencies are lower under the SSSS boundary condition due to the more flexible behavior of the structure. In addition, when the mode shapes were examined, it was determined that the symmetric structure was preserved and some modes showed double mode character. This reveals the effect of the geometric and material symmetry of the structure on the vibration behavior. It has also been shown that increasing the thickness of the surface plates increases the natural frequencies of the structure. As a result of this study, it has been understood that thermal and dynamic analyses of functionally graded honeycomb core structures should be considered together and that material transition profile, temperature effect and boundary conditions play a critical role in the design of such structures. The study both contributes to academic literature and constitutes an important reference for industrial designs.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel derecelendirilmiş gözenekli sandviç kirişin eğilme ve titreşim analizi
Bending and vibration analysis of functionally graded porous sandwich beam
CANER SOLAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEDAT TAŞKIN
- 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
- Yarım düzlem üzerine oturan fonksiyonel derecelendirilmiş tabakanın temas problemi
Contact problem of a functionally graded layer resting on an elastic half plane
MÜJGEN YAYLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriRecep Tayyip Erdoğan Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YAYLACI
PROF. DR. AHMET BİRİNCİ
- Analytical and numerical axisymmetric elastic stress analyses of stationary/rotating discs made of isotropic/orthotropic functionally graded materials by the transfer matrix method
İzotopik/ortotropik fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerden yapılmış sabit/dönel disklerin eksenel simetrik elastik gerilmesinin transfer matrisi metodu ile analitik ve nümerik olarak incelenmesi
CEM BOĞA
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEBİL YILDIRIM
- Fonksiyonel derecelendirilmiş sabit hızla dönen disklerde elastik plastik gerilme analizi
Elastic plastic stress analysis of functionally graded discs rotating with constant velocity
ÇAĞDAŞ AYTAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EZGİ GÜNAY