Kompozit malzemelerde zamana bağlı ısı transferi ile oluşan termal gerilmelerin sonlu eleman yöntemi ile incelenmesi

Abstract

ÖZET Kompozit malzemelerde, zamana bağlı ısı trasferi ile oluşan gerilme ve şekil değiştirmeler sonlu elemanlar metodu kullanılarak incelenmiştir. Problemi çözmek için dört düğümlü düzlem izoparametrik eleman özellikleri kullanılarak, bilgisayar programı yazılmıştır. Hesaplamalar bu program kullanılarak çeşitli kompozit malzemelerde ve çelik üzerinde denenmiştir. Sonuçlar grafikler halinde sunulmuş ve bunlarla ilgili karşılaştırmalar yapılmıştır. Başlangıçta yüzeyde termal çeki gerilmeleri oluşurken merkezde termal bası gerilmeleri oluşur. Soğumanın ilerleyen safhalarında gerilmeler yön değiştirerek başlangıçta bası olan gerilmeler çekiye, çeki olan gerilmeler ise basıya dönüşmektedir. Yapılan incelemeler sonucunda, soğuma süresince kompozit malzemelerde oluşan sıcaklık ve gerilme dağılımının zamanla değişiminin nasıl olduğunun bilinmesi, son derece önemli olduğu gözlemlenmiştir.

SUMMARY Stress and strain resulting from transient heat transfer on the composite materials have been investigated by using finite element method. In order to solve the problem, a computer program has been written by using characteristics of four node isoparametric plane element. The Calculations have been tested on various composite materials and steel by this program. The results have been shown in diagrams and relevant comparisons with these have been made. At the beginning, the thermal compresive stresses occur in the center as the thermal tensile stresses occur on the surface. In the further stages of the cooling, stresses which were initially compressive transform to tensile by changes direction, while tensile stresses transform to compressive stresses. Through these investigations, it was observed that the variation of the stress and temperature distrubition with time which occur during cooling of composite material had vital importance.