Fonksiyonel derecelendirilmiş yüzey katmanlı ve re-entrant metalik çekirdek katmanlı sandviç silindirik kabuğun termal ortamda titreşim analizi
Vibration analysis of a sandwich cylindrical shell with functionally graded face sheets and a re-entrant metallic core under thermal environment
- Tez No: 998560
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM FATİH ÖZALP
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler (FDM) ile re-entrant oksetik çekirdek yapısına sahip silindir sandviç kabukların dinamik ve modal davranışları incelenmiştir. Negatif Poisson oranı gösteren re-entrat oksetik yapılar, enerji sönümleme ve darbe dayanımı açısından klasik hücresel yapılara göre üstün performans sunduğundan, çalışmada çekirdek yapı olarak incelenmiştir. Yüzey tabakalarında kullanılan FDM yapısı ise seramikten metale doğru sürekli değişen malzeme özellikleri sayesinde, sıcaklık, rijitlik ve kütle dağılımının etkin bir şekilde kontrol edilmesine olanak sağlamaktadır. Analizlerde kabuğun malzeme özelliklerinin kalınlık boyunca güç yasası dağılımına göre değiştiği kabul edilmiş; farklı FDM indeksleri, sınır koşulları ve sıcaklık seviyelerinin doğal frekans üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Re-entrant oksetik çekirdeğin geometrik parametreleri ve FDM tabakanın derecelendirme oranı birlikte ele alınarak, kabuğun titreşim karakteristiklerindeki değişimler analiz edilmiştir. Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen modal analiz sonuçları, FDM indeksindeki artışın yapısal rijitliği azaltarak doğal frekanslarda düşüşe neden olduğunu, yüksek sıcaklık ortamlarında seramik yüzeyli yapıların daha kararlı bir titreşim tepkisi verdiğini göstermektedir. Re-entrant oksetik çekirdek yapısı yüksek enerji dağıtım kapasitesi sayesinde mod şekillerinin düzenli ve frekansların daha stabil olmasını sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar, re-entrant oksetik çekirdekli FDM kabukların hafiflik, enerji sönümleme kapasitesi, yapısal kararlılık ve yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren havacılık, otomotiv ve savunma sanayi uygulamalarında kullanılabilecek potansiyele sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışma, re-entrant oksetik FDM hibrit yapıların dinamik davranışlarının anlaşılmasına katkı sağlamakta ve bu alanda yapılacak ileri tasarım çalışmalarına temel oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the dynamic and modal behaviors of cylindrical sandwich shells incorporating functionally graded materials (FGMs) and a re-entrant auxetic core structure are investigated. Re-entrant auxetic structures, which exhibit a negative Poisson's ratio, were selected as the core configuration due to their superior performance in energy dissipation and impact resistance compared to conventional cellular structures. The FGM face sheets, whose material properties continuously vary from ceramic to metal, enable effective control of temperature resistance, stiffness, and mass distribution. In the analyses, the material properties of the shell were assumed to vary through the thickness according to a power-law distribution. The effects of different FGM indices, boundary conditions, and temperature levels on the natural frequencies were evaluated. By jointly considering the geometric parameters of the re-entrant auxetic core and the gradation index of the FGM layers, variations in the vibration characteristics of the shell were analyzed. The modal analysis results obtained using the Finite Element Method indicate that an increase in the FGM index reduces structural stiffness, leading to a decrease in natural frequencies. It is also observed that ceramic-rich surface configurations exhibit more stable vibrational responses under elevated temperature conditions. Owing to its high energy dissipation capacity, the re-entrant auxetic core structure contributes to more regular mode shapes and more stable natural frequencies. The results demonstrate that FGM cylindrical sandwich shells with re-entrant auxetic cores have significant potential for applications in the aerospace, automotive, and defense industries, where lightweight structures, high energy dissipation capacity, structural stability, and resistance to high-temperature environments are required. This study contributes to the understanding of the dynamic behavior of re-entrant auxetic–FGM hybrid structures and provides a foundation for future advanced design studies in this field.
Benzer Tezler
- Fonksiyonel derecelendirilmiş Al2O3 CYZS termal bariyer kaplamaların cmas ve sıcak korozyon özelliklerinin belirlenmesi
Determination cmas and hot corrosion properties of functionally graded Al2O3 CYSZ thermal barrier coatings
FATİH KIRBIYIK
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Çok katmanlı ve fonksiyonel derecelendirilmiş CYSZ/Gd2Zr2O7 esaslı yeni nesil termal bariyer kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Processing and characterization of multilayered and functionally graded CYSZ/Gd2Zr2O7 based new generation thermal barrier coatings
MUSTAFA GÜVEN GÖK
Doktora
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Kesici takımların fonksiyonel derecelendirilmiş TİCN ve TİBCN ile kaplanmasının karakterizasyonu
Characterization of functionally graded TİCN and TİBCN coating of cutting tools
CEM ERTEK
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
- numerical solutions of one dimensional wave equation in functionally graded cylindrical media
Birinci dereceden dalga denkleminin fonksiyonel derecelendirilmiş silindirik tabakadaki nümerik çözümü
ÖMER F. POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
MatematikFatih ÜniversitesiMatematik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR İBRAHİM ABU-ALSHAİKH
- Çok katmanlı CYSZ / Al2O3 AND CYSZ / Al2O3+YSZ termal bariyer kaplamaların üretimi ve ısıl-mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Production of multilayer CYSZ / Al2O3 AND CYSZ / Al2O3+YSZ thermal barrier coatings and determination of thermal-mechanical properties
MEHMET MÜMTAZ DOKUR
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER