Stress Distribution in an Elastic Rod Subjected to Initial Tip Displacement

Authors : Mehmet Nurullah BALCİ

Pages : 1348-1355

Doi:10.31590/ejosat.1015624

View : 18 | Download : 18

Publication Date : 2021-11-30

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışma, farklı malzemelerden yapılmış bir elastik çubuk içerisindeki yer-değiştirme ve gerilme dağılımlarını incelemek için hesaplamalı bir yöntem sunmaktadır. Çelik, alüminyum alaşımları ve titanyum alaşımları otomotiv, havacılık, enerji ve tıbbi uygulamalar gibi birçok mühendislik alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, bu malzemelerden imal edilen elastik çubuklarda dinamik yer-değiştirme ve gerilme dağılımları büyük önem taşımaktadır. Yer-değiştirme ve gerilmeyi elde etmek için dalga yayılım problemi tek boyutlu (1-D) dalga denklemi esas alınarak modellenmiştir. Sınır koşulları sabit-serbest olarak kabul edilmiştir ve elastik çubuk başlangıçta serbest uçta uç yer-değiştirmesine maruz bırakılmıştır. Analitik çözüm, değişkenlerin ayrılması yoluyla gerçekleştirilir ve doğal frekanslar ve yer-değiştirme dağılımları bulunur. Hesaplamalı yöntem açık (explicit) şema kullanılarak uzay ve zaman parametrelerinde dalga denkleminin ayrıklaştırılmasına dayalı olarak geliştirilmiştir. Elastik çubuk içindeki yer-değiştirme ve gerilme dağılımı hesaplamalı olarak elde edilir. Analitik ve hesaplamalı olarak elde edilen sonuçlar karşılaştırılır ve mükemmel bir uyum sağlanır. Daha sonra, zaman, uç yük seviyesi ve malzeme tipinin yer-değiştirme ve gerilme dağılımlarına olan etkisini incelemek için parametrik analizler yapılır. Geliştirilen hesaplamalı yöntemin farklı tür malzemelerden imal edilmiş elastik çubukta yer-değiştirme ve gerilme dağılımlarının doğru şekilde belirlenmesinde hızlı ve güvenilir olduğu gözlemlenmiştir.
Keywords : Boyuna dalga, Elastik çubuk, Analitik yöntem, Açık yöntem, Gerilme dağılımı