Fonksiyonel derecelendirilmiş içi boş uçları sabit ve serbest silindirde gerilme analizi

Mekanik ve ısıl yüklemelerin birlikte etkimesi sonucunda homojen bir makine elemanı tüm yükleme şartlarını emniyetle taşımayabilir. Malzeme tokluğu, ısı iletkenliği, ısıl genleşme katsayısı, malzeme rijitliği gibi özellikler homojen bir malzemede tüm yükleme şartlarında istenen davranışı gerçekleştirmeyebilir. Malzemenin ısıl mukavemeti yüksek iken malzeme tokluğu düşük olabilir veya yüksek malzeme tokluğuna sahip malzemenin ısıya karşı direnci iyi olmayabilir, malzeme rijitliği zayıflayabilir. Termomekanik özellikleri geliştirilmiş Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemelerin (FDM) mekanik ve ısıl yüklemeler altında homojen malzemelerin ulaşamadığı özellik ve fonksiyonları sağlamaları son zamanlarda yüksek sıcaklık uygulamalarında, uzay araçlarında, optik ve biomedikal uygulamalarda, elektronik sanayiinde, aşınmaya dayanıklı yatak, dişli, kam ve benzeri makine elemanlarının kaplamalarında yoğun olarak kullanılmasını mümkün kılmıştır. Bu maksatla bir tarafında metal, diğer tarafında seramik ve geçiş bölgesi metalden seramiğe doğru fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme üretimi önem kazanmıştır.Bu çalışmada fonksiyonel derecelendirilmiş içi boş uçları sabit ve serbest silindirde düzgün iç ısı üretimi ve mekanik yükleme (iç basınç) sonucu meydana gelen gerilme bileşenleri ve radyal deplasman bulunmuştur. Silindir için elastisite modülü, ısıl genleşme katsayısı ve ısı iletkenlik katsayısı radyal koordinata bağlı olarak üstel bir fonksiyon şeklinde tanımlanmıştır. Fonksiyonel derecelendirilmiş içi boş silindir için bulunan gerilme bileşenleri, malzeme özelliklerini radyal koordinata bağlı olarak tanımlayan üstel parametreler sıfır alınarak elde edilen homojen bir silindire ait gerilmelerle mukayese edilmiş, FDM silindirde gerilme bileşenlerinin daha küçük olduğu görülmüştür. FDM silindirde malzeme özelliklerini tanımlayan parametreler seramik ve metal tarafta belli bir aralık içerisinde tanımlandığında meydana gelecek gerilme bileşenlerine metal tarafın akması esas alınarak Tresca Akma şartı uygulanmış ve gerilmeleri minimize edecek optimum malzeme parametreleri belli bir aralık içerisinde yaklaşık olarak elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler : Isıl gerilme, fonksiyonel derecelendirilmiş silindir, gerilme analizi