Uzayabilir-sürekli fiberlerle takviye edilmiş kompozitlerin invaryantlar cinsinden non-lineer davranışı için bünye bağıntıları
Constitutive relations for nonlinear behavior of extensible- continuous fibers reinforced composites in terms of invariants
Yazar: ERHAN ADIGÜZEL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MELEK USAL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Kompozit malzemeler = Composite materials

Özet:
Bu çalışmada uzayabilir-sürekli fiberlerle takviye edilmiş izotrop matris malzemesinden ibaret kompozitlerin nonlineer davranışını belirlemek için teorik bir araştırma üstlenilmiştir. Teori sürekli ortamlar mekaniğinin kapsamı içinde formülize edilmiştir. Fiber dağılımları nedeniyle anizotrop bir özellik taşıyan anizotropik yapıdaki kompozit malzemede, matris malzemenin izotrop bir ortam olduğu farz edilmiştir. Bu çalışmanın gerçekleştirilmesinde genel termodinamik denge denklemleri, Clausius-Duhem eşitsizliği, bünye teorisi aksiyonları, fiberlerin deformasyon geometrisi ve kinematiği ile ilgili denklemler belirleyici olmuştur. Dış yüklere maruz kalan kompozit malzeme tepkisini gerilme şeklinde ifade etmektedir. Uygulamalarda makul kabul olarak görülen ortamın sıkışmazlığı göz önüne alınarak gerilmeye ayıt bünye denklemi elde edilmiştir. Termodinamik kısıtlamaların neticesi olarak gerilme potansiyeli fonksiyonunun deformasyon tansörüne fiber vektörlerine ve sıcaklığa bağlı olduğu görülmüştür. Gerilme potansiyelinin argümanlarını belirlemek için malzeme üzerine konulan izotropi kısıtlamasından dolayı invaryant teorisine ait bulgular bir metot olarak kullanılmıştır. Etkileşimlerin nonlineer olarak göz önüne alınacağı var sayılmıştır. Gerilmenin nonlineer bünye denklemi hem maddesel hem de uzaysal formatlarda elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, a theoretical investigation is undertaken determine the nonlinear behavior of composites consisting of an isotropic matrix material reinforced by extensible-continuous fibers. The theory is formulated in the scope of continuum mechanics. In the composite material, which has an anisotropic structure with the property of being an anisotropic due to fiber distributions, matrix material is supposed to be an isotropic medium. General thermodynamic balance equations, Clausius-Duhem inequality, constitutive theory axioms, equations dealing with to kinematics and deformation geometries of fibers have been determining in the process of this study. The reaction of composite material subject to external loads is expressed in stress. Considering incompressibility of the medium, this assumptipon is fairly meaningful for the practical applications, constitutive equation of the stress has been obtained. It has been observed that as a result of thermodynamic constraints, the stress potential function is dependent on the deformation tensor, the fiber vectors and the temperature. To determine arguments of the stress potential functional, findings relating to the theory of invariants have been used as a method because of that isotropy constraint is imposed on the material. It is assumed that interactions will be considered nonlinear. The nonlinear constitutive equation of the stress has been obtained in both material and spatial coordinates.