Fonksiyonel derecelendirilmiş disklerde elasto-plastik gerilme analizi

Abstract

Bu çalışmanın temel amacı, fonksiyonel derecelendirilmiş diskte, hem elastik hem de elastoplastik gerilme dağılımının hesaplanmasıdır. Disk malzemesinin, elastisite modülünün, akma limitinin, tanjant modülünün, yoğunluk, termal genleşme katsayısının ve ısı iletim katsayısının üssel bir fonksiyona göre radyal doğrultuda değişebildiği, poisson oranının ise sabit olduğu varsayılmıştır. Küçük deformasyonlar ve düzlem gerilme durumunun geçerli olduğu kabul edilmiş ve Von Mises akma kritieri kullanılmıştır. Disk malzemesinin lineer sertleşebilen, izotrop ve sıcaklıktan etkilenmediği kabul edilmiştir. Elasto-plastik ve artık gerilmeler, sonlu elemanlar programı olan ANSYS® kullanılarak elde edilmiştir. Malzeme özelliklerinin üssel olarak değişimi için ANSYS® Parametric Design Language (APDL)' de bir program yazılmıştır. ANSYS® sonuçları için, PERL® `de script yazılmıştır. Hem analitik hemde nümerik olarak elde edilen sonuçlar birbiriyle oldukça uyumludur. Sonuç olarak, içten basınca, dönmeye ve termal yüke maruz diskte oluşan gerilme dağılımı ve derecelendirme parametresinin etkisi belirlenmiştir. Aynı zamanda sıcaklık dağılımının gerilme dağılımı üzerindeki etkileri de araştırılmıştır.

The main objective of this study is to evaluate both elastic and elastoplastic stress distribition of the functionally graded disk. The modulus of elasticity, uniaxial yield limit, tangential modulus, density, termal axpansion of coefficient and thermal conductivity of the disc are assumed to vary radially according to power law functions and Poisson?s ratio is kept constant. Small deformations and a state of plane stress are presumed and the analysis of disk is based on Von Mises? yield criterion.The materials are assumed to be linear strain hardening, isotropic and not be affected by temperature. Elasto-plastic stresses and residual stresses are also obtained numerically by using a commercial finite element program, ANSYS®. A code is written in ANSYS Parametric Design Language (APDL) regarding to power law functions. For ANSYS® result, a script is written in PERL®. Results obtained both analytical and numerical solutions are found very well consistent with each other.As a result, determined stress distribution of a hollow disk made of functionally graded materials (FGMs) was subjected to ineer pressure, rotating and temperature loads and effect of gradient parameter, concurrently investigate effect of the temperature distribution on the stress.