Silindirik eksenli homojen ve heterojen panellerin ısıl yük altında elastik davranışları

Bu çalışmada genelleştirilmiş şekil değiştirme durumu altında radyal yönde sıcaklık değişimine maruz kalan kalın cidarlı eğri eksenli homojen ve Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeden (FDM) üretilmiş panellerin elastik gerilme davranışını tayin etmek için iki farklı analitik model geliştirilmiştir. Radyal ısıl yük, panelin dış ya da iç yüzeyinin ısıtılması ve panelde ısıl kararlı rejimin oluşturulması şeklinde belirlenmiştir. Panel açısal yönde iki ucundan rijit mesnetler tarafından sabitlenmiştir. Bu mesnetler açısal doğrultuda yer değiştirmeye izin vermekte fakat panelin orta yüzeyinin eğrilik yarıçapının sabit kalmasını sağlamaktadır. Panele radyal doğrultuda ısıl yük (bu homojen bir ısıl yük olsa dahi) mesnetlerin etkisiyle panelin her iki ucunda eğilme momenti oluşmasına sebep olmaktadır. Böylece panel hem ısıl yük hem de mekanik yük altında çalışmaya zorlanmaktadır. Bunun yanı sıra, panelin eksenel yöndeki uçlarının serbest olduğu varsayılmaktadır. FDM panel için Poisson oranı hariç bütün malzeme özelliklerinin radyal yönde bir güç yasasına bağlı olarak değiştiği varsayılmıştır. Derecelendirilmiş malzemeyi oluşturan malzemelerin özellikleri için karışım kuralları dikkate alınmıştır. Pozitif ve negatif sıcaklık dağılımında oluşan gerilmelerin analizi yapılmış ve derecelendirme parametresinin von Mises ve Tresca akma kriterlerine göre plastik akmanın üzerine etkileri incelenmiştir. Sayısal sonuçlar homojen (saf çelik ya da alüminyum), çelik/alüminyum ve alümiyum/çelik FDM'ler için elde edilmiştir. Uygun derecelendirme parametresine bağlı olarak hem mesnetlerdeki moment etkisinin azalması hem de bazı durumlarda panelde dikkate değer bir ağırlığın düşmesi gibi sonuçlara ulaşılabilmektedir.