Boşluklu ve boşluksuz sandviç FDM dikdörtgen plakların eğilme analizi

Bu tez çalışmasında, fonksiyonel derecelendirilmiş (FD) malzemelerden oluşan çok katmanlı sandviç plakların statik davranışı, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, farklı malzeme dağılımları, katman kombinasyonları ve sınır şartlarının plağın deformasyon ve gerilme değerlerine etkisini ortaya koymaktır. Çözüm sürecinde ANSYS yazılımı kullanılmış olup analizlerde SHELL281 tipi eleman tercih edilmiştir. Bu eleman, yüksek doğrulukta eğilme ve kesme etkilerini modelleyebilme yeteneğine sahiptir. Plak modelleri, 40×40 ağ yapısına sahip olup her biri 80 farklı malzeme katmanından oluşmaktadır. Yedi farklı model geliştirilmiş ve bu modeller üzerinde çeşitli sınır şartları (CCCC, CFCF, CCCF, SSSS vb.) uygulanarak analizler gerçekleştirilmiştir. Malzeme olarak metal-seramik karışımı kullanılan fonksiyonel dereceli yüzey tabakaları ile izotrop homojen çekirdek malzeme kombinasyonları tercih edilmiştir. Malzeme özellikleri kalınlık boyunca üs yasası dağılımına göre değişmektedir. Her bir model için çözümler statik yük altında gerçekleştirilmiş, yükleme senaryosu olarak hem tekil yükler hem de üniform dağıtılmış yükler değerlendirilmiştir. Analiz sonucunda, sınır şartlarının, malzeme dağılım katsayısının (p-değeri), katman yapısının ve plak kalınlığının deformasyon ve gerilme davranışı üzerinde belirleyici olduğu görülmüştür. Özellikle CCCC sınır şartı altında en düşük deformasyon ve en yüksek gerilme değerlerine ulaşılmıştır. Ayrıca, p değeri arttıkça deformasyonun azaldığı, ancak ikinci asal gerilmelerin arttığı tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasının sonuçları, ileri düzey yapısal analizlerde FD sandviç plakların tasarımına dair önemli bilgiler sunmakta ve özellikle havacılık, uzay ve biyomedikal mühendisliği gibi yüksek hassasiyet gerektiren alanlarda malzeme ve yapı optimizasyonuna katkı sağlamaktadır. En dikkat çekici sonuç, katman sayısının artırılmasıyla yapının rijitliğinin anlamlı biçimde artması ve gerilme dağılımının daha dengeli hale gelmesidir.