Hegzagonal Simetriye Sahip Viskoelastik Fiber-takviyeli Piezoelektrik Ortamlar İçin Matematiksel Bir Model

Konferans Bildirisi -- Teorik ve Uygulamalı Mekanik Türk Milli Komitesi, 2008Conference Paper -- Theoretical and Applied Mechanical Turkish National Committee, 2008Bu çalışma, fiber takviyeli viskoelastik ve piezoelektrik özellikler taşıyan ortamların elektrotermomekanik davranışlarını temsil eden bünye denklemlerine ait matematiksel bir modelin oluşturulması amacını taşımaktadır. Biyolojik doku ve yapı elemanları bu matematiksel modelde bahsedilen özellik ve davranışları tamamen veya kısmen bünyesinde bulundurmaktadır. Modern sürekli ortamlar mekaniğinin temel ilke ve aksiyomları, bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde yol gösterici ve belirleyici olmuştur. Ele alınan malzemenin matris kısmı viskoelastik ve piezoelektrik anizotropiye sahip olup buna ilave olarak fiber takviyesi nedeniyle de malzeme tüm ortam olarak anizotropik bir yapıya sahip olacaktır. Bu bağlamda cisim davranış olarak kendisini elastik gerilme, disipatif gerilme, ve elektriksel polarizasyon alanları tarzında ifade etmektedir. Elde edilen bünye denklemlerinden, elastik gerilmenin ve polarizasyonun, işlemler içinde tanımlanan bir termodinamik potansiyelden türetildiği, dissipatif gerilme ise kendi argümanlarına bağlı tansörel bir fonksiyon olarak ortaya çıktığı görülmüştür. Gerilme potansiyeli ve dissipatif gerilme fonksiyonları bağlı oldukları argümanlarına göre bir kuvvet serisi ile temsil edilerek bünye denklemleri ortaya konulmuştur.Main objective of this study is construct a mathematical model belong to constitutive equations which represent electro-themomechanical behavior of viscoelastic and piezoelectric media, where the material was brought to a composite state by fiber reinforcing. Physical properties and behaviours mentioned in this mathematical model have been comprised wholly or partially in the biological tissue elements. Fundamental principles and axioms of modern Continuum Mechanics have been used as a guide. In addition to the strong anisotropy being caused by distribution of fibers in an otherwise isotropic material, we have assumed here that the matrix material is also by itself anisotropic with piezoelectric property. In this context the material will respond by means of elastic stress, dissipative stress and electric polarization as relevant constitutive response functions. In this general approach elastic stress and polarization is derived from a thermodynamic potential (elastic stress potential), while dissipative stres is expressed as a tensorial function in terms of its relevant arguments. After necessary information was obtained on the constitutive functions, power series expansions were made based on the assumption that such functions are analytic

Basit Mesnetli Kirişlerde Eğilme ve Kaymadan Dolayı Oluşan Sehim Denklemlerinin Bulunması

Kiriş uygulamalarının genelinde kaymadan dolayı oluşan sehimler ihmal edilir. Fakat; yüksek kayma modülüne sahip, kısa ve kalın kirişlerde kaymadan dolayı oluşan sehimin ihmal edilmesi çok büyük hatalara neden olmaktadır. Bu çalışmada her iki tarafında mesnetlenmiş orta noktasından tekil yüke maruz kompozit kirişlerdeki eğilme ve kaymadan dolayı ortaya çıkan sehim denklemleri analitik olarak elde edilmiştir. Örnek malzeme olarak kayma modülü diğer malzemelere göre yüksek olan ahşap seçilmiştir. Kaymanın etkisini incelemek için, elde edilen fonksiyonlar kullanılarak, kirişin orta noktasındaki maksimum sehimler 0, 30, 45, 60 and 90 oryantasyon açıları için elde edilmiştir. Aynı zamanda kayma etkisinin en fazla olduğu kısa kirişin orta noktasındaki eğilme gerilmeleri 0, 30, 45, 60 ve 90 oryantasyon açıları için verilmiştir. Kaymadan dolayı oluşan sehimin; kirişe uygulanan yüke, kirişin uzunluğuna ve yüksekliğine göre değiştiği tespit edilmiştir. Kayma etkisi; 45 oryantasyon açısında en küçük, 0 oryantasyon açısında ise en büyük olmaktadır

AN ELASTIC STRESS ANALYSIS FOR A METAL MATRIX COMPOSITE BEAM OF ARBITRARY ORIENTATION SUPPORTED FROM TWO ENDS ACTED UPON WITH A FORCE AT THE MID POINT

In this study, an elastic stress analysis is presented for a metal matrix composite beam of arbitrary orientation supported from two ends acted upon with a force at the mid point. A composite consisting of stainless-steel reinforced aluminium is used for this work. Yield points are calculated for 0°, 30°, 45°, 60° and 90° orientation angles. The Tsai-Hill theory is used as a yield criterion. ?x and xy ? elastic stresses is obtained according to the x coordinates of the beam

Derivation of Equations for Flexure and Shear Deflections of Simply Supported Beams

Shear deflection of wood beams generally is exluded in plannning calculations. Ignoring shear deflection could cause significant errors, expecially for short and thick beams. In this study, two deflection functions due to flexure and shear of simply supported composite beam subjected to single force are obtained analytically. Wood being high shear modulus according to other material is selected for sample problem. The deflections the mid point of the beam are calculated to see the effect of shear by using the obtained functions for 0, 15, 30, 45, 60 and 90 orientation angles. Also, bending stresses at the mid point of the short beam are given for 0, 15, 30, 45, 60 and 90 orientation angles. It is shown that the magnitude of shear deflection depends on force, length and height of the beam. The shear effect is the smallest for 45 orientation angle and the biggest for 0 orientation angle

Comparison of bolted joints with two different clearance types

283-292In this study, bearing strengths of bolted joints with different clearances are compared. Woven-glass-epoxy prepreg composites are tested under two different bolt-bearing conditions. The geometry of the samples for bolted joints is suitably varied in order to find the limit for width-to-diameter (W/d) and edge distance-to-diameter ratios (E/d), which are necessary to avoid unsafe failure modes. Damage progression is examined using scanning electron microscope (SEM) on specimens with mixed (bearing+net tension) mode for different percentages of their ultimate failure load. It is observed that the clearance between the bolt and hole has an important influence on the failure load of mechanically fastened joints

Effect of seawater on pin-loaded joint with clearance woven-glass-epoxy composite

549-554An experimental study of the bearing strength, failure modes, geometrical parameters of prepreg composite blanks with clearance is presented in this paper. The main aim of the study is to evaluate the effect of seawater on the structural properties of prepreg composite materials. Two different geometrical parameters are investigated during analysis. The ratio of edge-distance-to-hole diameter (E/D) and the ratio of the specimen width-to-hole-diameter (W/D) are systematically varied. The specimens are kept into seawater having 3.8% of salt in a closed plastic container indoor for 1 and 2 months at room temperature. The experimental results obtained from the specimens kept into seawater are compared of control specimens that are not immersed in seawater. Corresponding failure modes and loads are defined. The results show that while the value of bearing strength decreases with the increase of immersing period, the failure modes for all configurations are the same. Also, it is observed that the unimmersed specimens had higher failure loads than the immersed specimens. </span

AN ELASTIC-PLASTIC STRESS ANALYSIS IN CANTILEVER BEAMS SUBJECTED TO TRANSVERSE LINEARLY DISTRIBUTED LOAD

In this study, an elasto-plastic stress analysis is carried out for a cantilever beam subjected to linearly distributed load. In this solution, 1045 C steel is used. The Von Mises theory is used as a yield criterion. In the elasto-plastic solution, the material is assumed to be perfectly plastic. The yielding begins at the upper and lower surfaces of the beam at the same distances from the free end. The intensity of residual stress component of ?x is maximum at the upper and lower surfaces, however residual stress component of xy? is zero and maximum the upper and lower surfaces and on the x axis of the beam, respectively. The intensity of obtained the residual stress components of ?x and xy ? are given as Tables

AN EXACT ELASTO-PLASTIC SOLUTION OF METAL-MATRIX COMPOSITE CANTILEVER BEAM LOADED BY A SINGLE FORCE AT ITS FREE END

In the present study, an elastic-plastic stress analysis is carried out in a metal matrix composite cantilever beam loaded by a single force at its free end. A composite consisting of stainless-steel reinforced aluminium was produced for this work. The orientation angle of the fibers is chosen as 0°, 30°, 45°, 60° and 90°. The material is assumed to be perfectly plastic in the elasto-plastic solution. An analytical solution is performed for satisfying both the governing differential equation in the plane stress case and boundary conditions for small plastic deformations. The solution is carried out under the assumption of the Bernoulli-Navier hypotheses. The composite material is assumed as hardening linearly. The Tsai-Hill theory is used as a yield criterion

Tabakalı Kompozit Malzemelerin Darbe Davranışının Deneysel Olarak İncelenmesi

Kompozit malzemeler kullanım yerlerine bağlı olarak çeşitli darbelere maruz kalabilirler. Darbe nedeniyle malzemede oluşan hasar artan darbe enerjisine bağlı olarak artmaktadır. Fiberlerin kırılması, matris çatlağı, fiber matris arayüzey hasarı, delinme ve delaminasyon genel olarak darbe sonrası kompozit malzemede oluşan hasar türleridir. Bu çalışmada, iki farklı kalınlık ve darbe enerjisi için cam elyaf takviyeli epoksi kompozit plakaların darbe davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Bu amaçla, 100x100 mm boyutlarında; iki farklı kalınlıkta (2 ve 4 mm), 8 ve 16 tabakalı kompozit numuneler vakum infüzyon yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Üretilen numuneler 20J ve 60J’ luk iki farklı darbe enerjisi altında test edilmiştir. Kuvvet çökme eğrileri, darbe enerjisi- maksimum kuvvet enerji eğrileri, darbe enerjisi -çökme eğrileri, hız zaman eğrileri, kuvvet zaman eğrileri ve absorbe edilen enerji-zaman eğrileri çizilmiştir. Deneysel çalışma sonucunda 20J darbe enerjisine maruz kalan 8 tabakalı numunelerde delinme hasarı oluşmazken, 60J darbe enerjisine maruz kalan numunelerde delinme hasarı oluşmuştur. 16 tabakalı kompozit numunelerde ise her iki darbe enerjisi için de delinme hasarı oluşmamıştır

SERBEST UCUNDAN TEKİL BİR YÜKE MARUZ POLİMER MATRİKSLİ KOMPOZİT ANKASTRE BİR KİRİŞ İÇİN ELASTO-PLASTİK GERİLME ANALİZİ

Bu çalışmada, serbest ucundan P yüküne maruz tek yönlü fiberlerle takviye edilmiş polimer matriksli kompozit ankastre bir kiriş için anizotrop elastisite teorisi kullanılarak elasto-plastik gerilme analizi yapılmıştır. 0°, 30° 45°, 60° ve 90° oryantasyon açıları için akma noktaları hesaplanarak ?x kalıntı gerilme bileşenleri elde edilmiştir. Akma, 0° ve 90° oryantasyon açıları için kirişin en alt ve en üst yüzeylerinde aynı anda başlamaktadır. 30°, 45°ve 60° oryantasyon açıları için ise kirişin en üst yüzeyinde akmanın daha önce başladığı görülmüştür. Kirişin en alt ve en üst yüzeylerinde ?x kalıntı gerilme bileşeni maksimumdur. Bu çalışmanın sonucunda tek yönlü fiberlerle takviye edilmiş polimer matriksli kompozit kiriş için elde edilen ?x kalıntı gerilme bileşenleri, daha önceki alışmalarda örgü fiberlerle takviye edilmiş termoplastik matriksli kompozit kiriş için elde edilmiş olan ?x kalıntı gerilme bileşenleri ile karşılaştırılmıştır