Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi

TAŞKIN, Vedat; demirhan, pinar aydan

doi:Doi: 10.24012/dumf.664735

Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi

Pınar Aydan DEMİRHAN, (Trakya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Edirne)

Vedat TAŞKIN (Trakya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Edirne)

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi

9 1

Yıl: 2020 Cilt: 11 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 259 - 269 Metin Dili: Türkçe DOI: Doi: 10.24012/dumf.664735 İndeks Tarihi: 16-10-2020

Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi

Öz:

Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler geleneksel malzemelerin uygun olmadığı çalışma koşulları içintasarlanmış özel bir kompozit malzeme sınıfıdır. Malzeme özellikleri istenen doğrultuda bir fonksiyona bağlıolarak değişmektedir. Malzeme özelliklerinde keskin geçişler olmaması nedeniyle katmanlı kompozit yapılardakarşılaşılan problemleri ortadan kaldıran fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler sandviç yapılar içinde öz veyayüzey tabakası olarak kullanılabilmektedir. Bu çalışmada fonksiyonel derecelendirilmiş sandviç kirişlerin titreşimanalizi yapılmıştır. Sandviç kirişin yüzey tabakaları fonksiyonel derecelendirilmiş, öz tabakası izotropik malzemeolarak kabul edilmiştir. Sandviç kirişin yer değiştirme bileşenleri Euler-Bernoulli kiriş teorisi ile tanımlanmış,farklı sınır koşulları için elde edilen kiriş denklemi transfer matris metodu ile çözülmüştür. Sandviç öz ve yüzeytabakası kalınlık oranlarının ve hacimsel değişim üstelinin değişiminin doğal frekansın değişimi üzerindeki etkileriincelenmiştir. Sandviç öz ve yüzey tabakası kalınlık oranlarının doğal frekans değeri üzerinde etkin olduğu vehacimsel değişim üstelindeki artışın tüm sınır koşulları için boyutsuz doğal frekans değerini düşürdüğügörülmüştür.

Anahtar Kelime:

Vibration Analysis of Functionally Graded Sandwich Beams with Transfer Matrix Method

Öz:

Functionally graded materials are a special class of composite material that is designed for the working environment not suitable for conventional material. Their material properties vary depending on a function corresponding to the desired direction. Owing to the smooth gradient of material properties, functionally graded materials eliminate the delamination problem of the laminated composites. Functionally graded materials can be used as face sheets or core material in sandwich structures. In this study, the vibrational analysis of functionally graded sandwich beams is presented. The face sheets of the sandwich beam are assumed functionally graded and the core is assumed isotropic. The displacement fields of the sandwich beam are defined by Euler-Bernoulli’s beam theory. Beam equations for various boundary conditions are solved by the transfer matrix method. The effects of core-face sheets thickness ratio and volume fraction on the natural frequency of the sandwich beam are investigated. It is observed that the sandwich core and surface layer thickness ratios are effective on the natural frequency values, and the increase in the volume fraction coefficient decreases the dimensionless natural frequency values for all boundary conditions.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] T.K. Nguyen and B.D. Nguyen, “New higher-order shear deformation theory for static, buckling and free vibration analysis of functionally graded sandwich beams,”, Journal of Sandwich Structures and Materials, vol. 17, no 6, pp. 613–63, 2015. https://doi.org/10.1177/1099636215589237
[2] Pınar Aydan Demirhan, “Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kiriş Ve Plakların Dört Değişkenli Kayma Deformasyon Teorisi İle Eğilme Ve Titreşim Analizi”, Doktora Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne, 2016.
[3] X.F. Li, “A unified approach for analyzing static and dynamic behaviors of functionally graded Timoshenko and Euler–Bernoulli beams,”, Journal of Sound and Vibration, vol. 318, pp. 1210–1229, 2008. https://doi.org/10.1016/j.jsv.2008.04.056
[4] S.A. Sina, H.M. Navazi and H. Haddadpour, “An analytical method for free vibration analysis of functionally graded beams,”, Materials and Design, vol. 30, pp. 741–747, 2009. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.05.015
[5] T.P. Vo, H.T. Thai, T.K. Nguyen, A. Maheri and J. Lee, “Finite element model for vibration and buckling of functionally graded sandwich beams based on a refined shear deformation theory,”, Engineering Structures, vol. 64, pp. 12–22, 2014. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2014.01.029
[6] T.P. Vo, H.T. Thai, T.K. Nguyen, F. Inam and J. Lee, “A quasi-3D theory for vibration and buckling of functionally graded sandwich beams,”, Composite Structures, vol. 119, pp. 1–12, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.08.006
[7] N. Wattanasakulpong and V. Ungbhakorn, “Linear and nonlinear vibration analysis of elastically restrained ends FGM beams with porosities,”, Aerospace Science and Technology, vol. 32, pp. 111–120, 2014. http://dx.doi.org/10.1016/j.ast.2013.12.002
[8] N. Wattanasakulpong and A. Chaikittiratana, “Flexural vibration of imperfect functionally graded beams based on Timoshenko beam theory: Chebyshev collocation method,”, Meccanica, vol. 50, pp.1331–1342, 2015. http://dx.doi.org/10.1007/s11012-014-0094-8
[9] T.K. Nguyen, T.T.P. Nguyen, T.P. Vo and H.T. Thai, “Vibration and buckling analysis of functionally graded sandwich beams by a new higher-order shear deformation theory,”, Composites Part B, vol. 76, pp. 273-285, 2015. http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.02.032
[10] T.K. Nguyen, T.P. Vo, B.D. Nguyen and J. Lee, “An analytical solution for buckling and vibration analysis of functionally graded sandwich beams using a quasi3D shear deformation theory,”, Composite Structures, vol. 156, 238–252, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.11.074
[11] A.I. Osofero, T.P. Vo, T.K. Nguyen and J. Lee, “Analytical solution for vibration and buckling of functionally graded sandwich beams using various quasi-3D theories,”, Journal of Sandwich Structures and Materials, Vol. 18, no 1, pp. 3–29, 2018. http://dx.doi.org/10.1177/1099636215582217
[12] S. Kitipornchai, D. Chen and J. Yang, “Free vibration and elastic buckling of functionally graded porous beams reinforced by graphene platelets,”, Materials and Design vol. 116, pp. 656–665, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2016.12.061
[13] M. Boiangiu, V. Ceausu, C.D. Untaroiu, “A transfer matrix method for free vibration analysis of EulerBernoulli beams with variable cross section,”, Journal of Vibration and Control, vol.22, no.11, pp. 2591- 2602, 2014. https://doi.org/10.1177/1077546314550699
[14] L.C. Trinh, T.P. Vo, A.I. Osofero and J. Lee, “Fundamental frequency analysis of functionally graded sandwich beams based on the state space approach,”, Composite Structures, vol. 156, pp. 263– 275, 2016. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.11.010
[15] P.A. Demirhan and V. Taskin, “Levy solution for bending analysis of functionally graded sandwich plates based on four variable plate theory,”, Composite Structures, vol. 177, pp. 80–95, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.06.048
[16] P.A. Demirhan and V. Taskin, “Static analysis of simply supported functionally graded sandwich plates by using four variable plate theory,”, Teknik Dergi, vol. 30, no 2, pp. 8987-9007, 2019a. https://dx.doi.org/10.18400/tekderg.396672
[17] P.A. Demirhan and V. Taskin, “Bending and free vibration analysis of Levy-type porous functionally graded plate using state space approach,”, Composites Part B, vol. 160, pp. 661–676, 2019b. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.12.020
[18] X. Li, L. Li, Y. Hu, Z. Ding and W. Deng, “Bending, buckling and vibration of axially functionally graded beams based on nonlocal strain gradient theory,”, Composite Structures, vol. 165, pp. 250–265, 2017. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.01.032
[19] Y.S. Al Rjoub and A.G. Hamad, “Free vibration of functionally euler-bernoulli and timoshenko graded porous beams using the transfer matrix method,”, KSCE Journal of Civil Engineering, vol. 21, no 3, pp.792-806, 2017. https://doi.org/10.1007/s12205- 016-0149-6
[20] V. Kahya and M. Turan, “Vibration and stability analysis of functionally graded sandwich beams by a multi-layer finite element,”, Composites Part B, vol. 146, pp.198–212, 2018. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.04.011
[21] M. Şen, M. Hüseyinoğlu, “Investigation of the Effects of Polyurethane Foam Reinforcement Thickness on Modal Properties of Sandwich Beams”, Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi,vol. 6, no.1, pp. 511-517, 2018. https://dergipark.org.tr/tr/pub/msufbd/issue/37908/4 38101
[22] M. Hüseyinoglu, T. Abut, “İki Ucu Ankastre U Çerçeve Yapının Modal Analizi”, Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol. 7, pp.657- 665, 2019. https://doi.org/10.18586/msufbd.637678.
[23] M. Hüseyinoğlu, M. Şen, O. Yiğid, O. Çakar, “Dynamic Analysis of Uniform and Non-Uniform Cross-Section Cantilever Sandwich Beams”, European Journal of Technique (EJT), vol. 9, no.2, pp. 286-297, 2019. https://doi.org/10.36222/ejt.632784

APA	demirhan p, TAŞKIN V (2020). Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. , 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
Chicago	demirhan pinar aydan,TAŞKIN Vedat Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. (2020): 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
MLA	demirhan pinar aydan,TAŞKIN Vedat Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. , 2020, ss.259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
AMA	demirhan p,TAŞKIN V Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. . 2020; 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
Vancouver	demirhan p,TAŞKIN V Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. . 2020; 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
IEEE	demirhan p,TAŞKIN V "Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi." , ss.259 - 269, 2020. Doi: 10.24012/dumf.664735
ISNAD	demirhan, pinar aydan - TAŞKIN, Vedat. "Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi". (2020), 259-269. https://doi.org/Doi: 10.24012/dumf.664735

APA	demirhan p, TAŞKIN V (2020). Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(1), 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
Chicago	demirhan pinar aydan,TAŞKIN Vedat Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 11, no.1 (2020): 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
MLA	demirhan pinar aydan,TAŞKIN Vedat Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, vol.11, no.1, 2020, ss.259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
AMA	demirhan p,TAŞKIN V Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi. 2020; 11(1): 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
Vancouver	demirhan p,TAŞKIN V Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi. 2020; 11(1): 259 - 269. Doi: 10.24012/dumf.664735
IEEE	demirhan p,TAŞKIN V "Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi." Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11, ss.259 - 269, 2020. Doi: 10.24012/dumf.664735
ISNAD	demirhan, pinar aydan - TAŞKIN, Vedat. "Transfer Matris Metodu ile Fonksiyonel Derecelendirilmiş Sandviç Kirişlerin Titreşim Analizi". Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 11/1 (2020), 259-269. https://doi.org/Doi: 10.24012/dumf.664735