Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden (FDM) yapılmış kabukların farklı sınır koşulları altındaki dinamik davranışlarının sonlu elemanlar analizi kullanarak hesaplanması
Calculation of dynamic behaviour of functionally graded material (FGM) shells under different boundary conditions by using finite element analysis
Yazar: SERHAT SUERİ
Danışman: PROF. DR. BORA YILDIRIM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler (FDM), mekanik özellikleri bir noktadan diğer bir noktaya sürekli değişen, heterojen özel bir malzeme tipidir. Belirli bir hacimsel oranda karıştırılan iki malzeme ile oluşturulan FDM yapılar, kompozit malzemelerin, teknolojide cevap veremediği durumlara çözüm kaynağı olmuştur.
Bu çalışmada, FDM kabuk yapıların titreşim karakteristikleri hakkında genel bir yaklaşım bulunması amaçlanmıştır. Bunun için paslanmaz çelik ve zirkonya'dan oluşan FDM bir kabuk yapı sonlu elemanlar analizi (ANSYS) kullanılarak çeşitli analizlere tabi tutulmuş, tasarlanan bu FDM yapının dinamik davranışı hakkında bilgi edinilmiştir. FDM yapının titreşim özellikleri hakkında daha düzgün bir yorum yapabilmek adına, farklı sınır koşulları, farklı geometrik özellikler ve farklı hacimsel dağılım oranları için modal analizler tekrarlanmış, elde edilen sonuçların doğruluğunu ölçebilmek için de bu veriler literatürde bulunan veriler ile kıyaslanmıştır. Ayrıca, yapı üzerinde bir çatlak eklenmiş ve bu çatlağın yapının davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Son olarak, ortotropik FDM kabuk yapı için analizler yapılarak alümina malzemesi için daha doğru sonuçlar elde edilmiştir. 
Yapılan analizler sonucu, FDM yapı için elde edilen doğal frekans değerlerinin, literatürde bulunan değerler ile aynı paralellikte olduğu gözlemlenmiştir. FDM yapı modeli kullanılarak elde edilen saf malzeme davranışı ile saf malzemeler için ayrıca yapılan analizlerden ortaya çıkan sonuçlar da tamamen benzer çıkmıştır. Buna ilave olarak, farklı hacimsel oranlardaki FDM yapıların doğal frekans değerleri,  FDM yapıyı meydana getiren malzemelerin doğal frekansları arasında yer almıştır ki; bu da FDM yapıda kullandığımız matematiksel modeli doğrulamaktadır.

Abstract:
Functionally graded materials (FGM) are multifunctional composite materials whose mechanical properties vary smoothly and continuously from one side to the other. Due this continuous change in composition of the constituent materials, FGMs are promising candidates for future intelligent composites.
This thesis is aimed to find a general approach about the vibrational behavior of functionally graded cylindrical shells. In order to do that, a FGM shell made of stainless steel and zirconia is subjected to various analyses using finite element method (ANSYS) and its dynamic behavior is obtained consequently. For a better evaluation of its vibrational behavior, FGM shell has undergone various modal analyses, with different boundary conditions, geometrical properties and a volume fraction ratio. The acquired results are compared with the data available in the resources and verified ultimately. Also, a crack is added to the FGM shell and its effect on the vibrational characteristics is analyzed. As a final step, orthotropic FGM shell has undergone  modal analyses for better results according to alumina material.
Results obtained for the FGM shell from ANSYS are in a good agreement with the results found in the literature. Furthermore, results obtained separately for the constituent pure materials of FGM matches with the results of the pure materials obtained from the FGM approach. Finally, it is important to mention that for any value of volume fraction ratio, the frequency curve lies within the frequencies of the two extreme values of N (those belong to pure materials) which also verifies this work