Eksenel yönde tabakalı fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin mekanik burkulma davranışı üzerinde tabaka pozisyonlarının etkilerinin incelenmesi

Bu araştırmanın amacı eksenel yönde çoklu tabakalı fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin mekanik burkulma davranışlarını incelemektir. Sayısal burkulma analizleri ANSYS olarak bilinen sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her kiriş konfigürasyonu Zirkonyum (ZrO2) ve Alüminyum (Al) malzemelerinin değişik yüzde hacim fraksiyonları kullanılarak hazırlanmış üç tabaka olarak önerilmiştir. Tabaka seviyeleri ve kirişlerin tabaka pozisyonları Taguchi L9 (33) ortogonal dizi tekniğine göre incelenmiştir. Tabakalar kontrol faktörleri olarak değerlendirildi ve böylece dokuz sayısal analiz tutulu-tutulu sınır şartları altında gerçekleştirildi. Görsel olarak en çok etkilenen tabakaları tespit etmek için eksenel yönde tabakalı olarak fonksiyonel derecelendirilirmiş kirişlerin birinci mod şekilleri gösterildi. Tabakaların optimum seviyelerini elde edebilmek için sinyal-gürültü oran analizi kullanıldı. Sayısal sonuçlar üzerinde önemli etkilere sahip tabakalar ve onların yüzde katkı oranlarını çözmek için Varyans Analizi (ANOVA) uygulandı. En yüksek burkulma yükü Taguchi metodolojisine bağlı elde edilen optimum seviyeli tabakaların değişik pozisyonları kullanılarak karar verildi.

Investigation of effects of layer positions on mechanical buckling behavior of axially layered functionally graded beams

The aim of this research is to examine the mechanical buckling behavior of multi-layered functionally graded beams in the axial direction. Numerical buckling analyses were performed using finite element software called ANSYS. Each beam configuration is suggested to be three layers prepared using various percent volume fractions of Zirconia (ZrO2) and Aluminum (Al) materials. The levels of layers and layer positions of the beams were evaluated according to Taguchi’s L9 (33) orthogonal array technique. Layers were determined as control factor and so nine numerical analyses were performed under clamped-clamped boundary conditions. The first mode shapes of the axially layered functionally graded beams were demonstrated in order to detect the most affected layers as visually. Analysis of signal-to-noise ratio was applied to obtain the optimum levels of layers. Analysis of Variance (ANOVA) was employed to solve the layers with significant impacts and their percent contributions on numerical results. The maximum buckling load was determined using various positions of layers with the optimum levels obtained based on Taguchi methodology.

___

  • Li X, Li L, Hu Y, Ding Z, Deng W. "Bending, buckling and vibration of axially functionally graded beams based on nonlocal strain gradient theory". Composite Structures, 165, 250-265, 2017.
  • Kahya V, Turan M. "Finite element model for vibration and buckling of functionally graded beams based on the first-order shear deformation theory". Composites Part B: Engineering, 109, 108-115, 2017.
  • Trinh LC, Vo TP, Thai H-T, Nguyen TK. "An analytical method for the vibration and buckling of functionally graded beams under mechanical and thermal loads". Composites Part B: Engineering, 100, 152-163, 2016.
  • Vo TP, Thai HT, Nguyen T-K, Maheri A, Lee J. "Finite element model for vibration and buckling of functionally graded sandwich beams based on a refined shear deformation theory". Engineering Structures, 64, 12-22, 2014.
  • Şimşek M. "Buckling of timoshenko beams composed of two-dimensional functionally graded material (2D-FGM) having different boundary conditions". Composite Structures, 149, 304-314, 2016.
  • Huang Y, Zhang M, Rong H. "Buckling analysis of axially functionally graded and non-uniform beams based on timoshenko theory". Acta Mechanica Solida Sinica, 29(2), 200-207, 2016.
  • Yilmaz Y, Girgin Z, Evran S. "Buckling analyses of axially functionally graded nonuniform columns with elastic restraint using a localized differential quadrature method". Mathematical Problems in Engineering, 2013, 1-12, 2013.
  • Aydogdu M. "Semi-Inverse method for vibration and buckling of axially functionally graded beams". Journal of Reinforced Plastics and Composites, 27(7), 683-691, 2008.
  • Totry EM, Altus E, Proskura A. "Buckling of non-uniform beams by a direct functional perturbation method". Probabilistic Engineering Mechanics, 22(1), 88-99, 2007.
  • Coşkun SB, Atay MT. "Determination of critical buckling load for elastic columns of constant and variable cross-sections using variational iteration method". Computers & Mathematics with Applications, 58(11-12), 2260-2266, 2009.
  • Coşkun S. "Determination of critical buckling loads for euler columns of variable flexural stiffness with a continuous elastic restraint using homotopy perturbation method". International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation, 10(2), 191-198, 2009.
  • Arbabi F, Li F. "Buckling of variable cross-section columns: integral-equation approach". Journal of Structural Engineering, 117(8), 2426-2441, 1991.
  • Yuan S, Ye K, Xiao C, Williams FW, Kennedy D. "Exact dynamic stiffness method for non-uniform Timoshenko beam vibrations and bernoulli-euler column buckling". Journal of Sound and Vibration, 303(3-5), 526-537, 2007.
  • Bahar U, Metin A. "Three-dimensional vibration analyses of functionally graded plates under various boundary conditions". Journal of Reinforced Plastics and Composites, 26(18), 1847-1863, 2007.
  • Shen HS. Functionally Graded Materials: Nonlinear Analysis of Plates and Shells. Boca Raton, New York, London, CRC Press, 2009.
  • Ross PJ. Taguchi Techniques for Quality Engineering. 2nd ed. New York, USA, McGraw-Hill International Editions 1996.
  • ANSYS Help, Version 13.
Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-7009
  • Yayın Aralığı: 7
  • Başlangıç: 1995
  • Yayıncı: PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Yapıştırma bağlantılı kompozitlerde yapıştırma geometrisininin gerilme dağılımına etkisi

Levent KIRKAYAK

Deprem sonrası planlamaya yönelik lojistik ağ tasarımı: Ümraniye bölgesinde farklı deprem senaryoları için bir uygulama

Gül TEKİN TEMUR, Yelda TURGUT, Abdurrahman YILMAZ, Şafak ARSLAN, Alper CAMCI

Eksenel yönde tabakalı fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin mekanik burkulma davranışı üzerinde tabaka pozisyonlarının etkilerinin incelenmesi

Savaş EVRAN

Grafen oksit (GO) ve indirgenmiş grafen oksit (RGO) dolgulu PVC kompozitlerin mekanik özelliklerinin karşılaştırılması

Ferda MİNDİVAN

İçten yanmalı motorların egzoz sistemleri için sıvı soğutmalı bir termoelektrik jeneratör sistemi tasarımı ve soğutucu akışkan miktarının geri kazanım performansına etkisinin deneysel incelemesi

Mehmet Akif KUNT

Stronsiyum ve stronsiyum-magnezyum katkılarının ötektiküstü Al-17Si alaşımının içyapı ve mekanik özelliklerine etkisi

Ali Paşa HEKİMOĞLU, Gizem AYATA

Çapraz sevkiyatta kamyon çizelgeleme problemi için çözüm yaklaşımları

Gözde ÖZDEN, İnci SARIÇİÇEK

Gezgin satıcı probleminin melez akışkan genetik algoritma (MAGA) kullanarak çözümü

Yusuf ŞAHİN, Kenan KARAGÜL

Drone ile teslimat rotalaması için bir matematiksel model

Sinem HAN, Begüm ÖZER, Barış ALİOĞLU, Özgür POLAT, Ayşe Tülin AKTİN

Bayes ağları ile futbol analitiği: FutBA modeli

Mert KARABIYIK, Barbaros YET