Piezoelektrik ortamlarda elastik ve elektromanyetik dalgaların yayılması
Elastic and electromagnetic wave propagation in piezoelectric media
Yazar: AYDIN ÖZBEY
Danışman: PROF. DR. EROL UZAL
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektromanyetik dalgalar = Electromagnetic waves ; Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler = Functionally graded materials ; Piezoelektrik malzemeler = Piezoelectric materials ; Yüzey dalgaları = Surface waves

Özet:
Yüzey dalgalarının oluşumu, davranışı ve bu dalgaların bağlı olduğu parametrelerin incelenmesi ve irdelenmesi mühendislik açısından önemli bir çalışma konusudur. Bu tez çalışmasında, üzerine çeşitli sayılarda ve farklı özelliklerde dielektrik katmanlardan ve fonksiyonel olarak derecelendirilmiş piezoelektrik yarı uzaydan oluşan bir yapıda elektrik alan nedeni ile meydana gelen enine yüzey dalgalarının varlığı ve davranışı analitik olarak incelenmiştir. Faz hızının varlığına bağlı olarak elektriksel olarak açık devre durumu için dispersiyon ifadeleri elde edilerek piezoelektrik yarı uzayın derecelendirme katsayısı yanında dielektrik katmanların ve piezoelektrik yarı uzayın malzeme özelliklerinin dispersiyona etkisi incelenmiştir 
Tez çalışması altı bölümden oluşmaktadır:
İlk bölümde yüzey dalgaları ve fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemelerin incelenmesinin gerekliliğine vurgu yapılmıştır.
İkinci bölümde araştırma konusunun gelişim sürecine katkıda bulunan araştırmalardan bahsedilmiştir.
Üçüncü bölümde tez çalışmasında incelenecek yapının kısıt ve kabulleri belirtilerek iki boyutta Navier denklemleri verilmiştir. Sonuçları sonradan irdelenecek olan üç farklı problemin dispersiyon ifadesini elde etmek için gerekli işlemler yapılmıştır. Bu üç problemde, fonksiyonel olarak derecelendirilmiş piezoelektrik alt katmanın üzerine bir, iki ve üç dielektrik katman yerleştirilmiş yapılar incelenmiştir. İncelenen yapılardaki elektriksel ve mekanik başlangıç, sınır ve atlama şartlarının ışığında diferansiyel denklemlerin çözülmesiyle denklem sistemleri elde edilmiştir.
Dördüncü bölümde, bir önceki bölümde her bir problem için elde edilen denklem sistemlerinin katsayılar matrisinin yardımı ile oluşturulan dispersiyon ifadelerindeki çeşitli parametrelere farklı sayısal değerler verilerek grafikler elde edilmiştir.
Beşinci bölümde, bir önceki bölümde elde edilen grafiklerin literatürde bulunan çalışmalarla uyumlu olduğu görülmüş ve bu grafiklerin ışığında problem parametrelerinin, yüzey dalgası oluşumunu ve davranışını nasıl etkilediği değerlendirilmiştir.
Altıncı bölümde çalışmanın sonuçları irdelenmiş ve bu çalışmayı ileriye taşıyacak kişiler için önerilere yer verilmiştir.

Abstract:
The formation and behavior of surface waves and the investigation and analysis of the parameters that these waves depend on is an important study in terms of engineering. In this thesis, the existence and behavior of transverse surface waves that occur due to electric field in a structure consisting of dielectric layers with various numbers and different properties and a functionally graded piezoelectric half-space were analyzed analytically. Depending on the presence of the phase velocity, the dispersion expressions for the electrically open circuit state were obtained, and the effect of the material properties of the dielectric layers and the piezoelectric half-space on the dispersion, as well as the grading coefficient of the piezoelectric half-space, were investigated.
The thesis work consists of five parts:
In the first chapter, the necessity of examining surface waves and functionally graded materials is emphasized.
In the second part, researches that contributed to the development process of the research subject were mentioned.
In the third chapter, the constraints and assumptions of the structure to be examined in the thesis study and the Navier equations in two dimensions are given. Necessary operations were performed to obtain the dispersion expression of three different problems that the results of which will be discussed later. In these three problems, structures with one, two and three dielectric layers placed on top of the functionally graded piezoelectric substrate are investigated. Equation systems were obtained by solving differential equations in the light of electrical and mechanical initial, boundary and jump conditions in the studied structures.
In the fourth chapter, graphs are obtained by giving different numerical values to various parameters in the dispersion expressions created with the help of the coefficients matrix of the systems of equations obtained for each problem in the previous chapter.
In the fifth chapter, it has been seen that the graphs obtained in the previous chapter are compatible with the studies in the literature, and in the light of these graphs, it is evaluated how the problem parameters affect the surface wave formation and behavior.
In the sixth chapter, the results of the study are examined and suggestions are given for those who will carry this study forward.