MALZEME DAVRANIŞININ VİSKOELASTİK BİLEŞİK CİSİMLERDEKİ DALGA YAYILIŞINA ETKİSİ

Abstract

Yüksek lisans Tezi MALZEME DAVRANIŞININ VİSKOELASTİK BİLEŞİK CİSİMLERDEKİ DALGA YAYILIŞINA ETKİSİ Seçkin AYDIN Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı Bu tezde malzeme davranışının tabakasal viskoelastik cisimlerdeki dalga yayılışına etkisi incelenmektedir. Tabakasal bileşik ortam her biri farklı malzeme parametrelerine sahip sonlu sayıda tabakadan oluşmaktadır. Bileşik ortam tabakaları düzlem, silindirik veya küresel olabilir. Tabakaları oluşturan viskoelastik malzeme homojen, izotrop ve lineerdir ve standart lineer katı cisim modeli ile temsil edilmektedir. Her üç tip tabakasal ortam için ortak formülasyon kullanılmıştır. Tabakasal bileşik cismin bir yüzeyine uniform bir dinamik etki uygulanmaktadır. Bu etki uniform bir basınç yada parçacık hızı olabilir. Cismin diğer yüzeyi ise serbest veya tespit edilmiş olabilir. Lineer viskoelastisite teorisinin denklemleri her bir tabakaya ayrı ayrı uygulanmakta, çözümlerin cismin sınır yüzeylerinde sınır şartlarını ve tabakaların ara yüzeylerinde süreklilik şartlarını sağlamaları öngörülmektedir. Çözümler karakteristikler yöntemi kullanılarak elde edilmektedir. Sayısal sonuçlar, dinamik etkinin başlangıçta rampalı ve zamanla basamak şeklinde değişen uniform bir basınç olması durumu için elde edilmiştir. Dış yüzeyin ise serbest olduğu kabul edilmiştir. Tabakasal bileşik cismin 5 tabakadan oluşması hali için çözümler elde edilmiştir. Cismin içerisindeki değişik noktalarda normal gerilmenin zamanla değişimini ve değişik zamanlarda normal gerilmenin cisim içindeki değişimini gösteren eğriler elde edilmiştir. Benzer eğriler parçacık hızı için de çizilmiştir. Eğriler tabakaların ara yüzeylerindeki yansıma ve kırılmaları ve malzemenin viskoelastikII oluşunun etkilerini açıkça göstermektedir. Bu etkiler ayrıntılı olarak tartışılmaktadır. Ayrıca,elastik hal için karakteristikler metodu sonuçlan ile sonlu eleman çözümleri karşılaştırılarak yöntemin test edilmesi sağlanmıştır. Her iki çözümün birbiriyle uygunluk arz ettiği görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER : Viskoelastik tabakasal ortam, Dalga yayılışı, Malzeme davranışı,karekteristikler yöntemi,sonlu elemanlar yöntemi.

Ill SUMMARY Masters Thesis THE EFFECT OF MATERIAL BEHAVIOUR ON WAVE PROPAGATION IN VISCOELASTIC COMPOSITE LAYERS Seçkin AYDIN Fırat University Department of Civil Engineering In this study, the effect of material behaviour on the transient dynamic response of viscoelastic layered composites is investigated. The laminated composite medium consists of a finite number of layers ones of which has different material parameters. The layers of the composite medium can be plane, cylindirical or spherical. The viscoelastic material of the layers is isotropic,homogenous and linear,and is modelled as standard linear solid. A common formulation is used for the three types of layered media. One surface of the layered composite body is subjected to a uniform time- dependent dynamic input. The dynamic input may be pressured or particle velocity and the outer surface of the layered body is either fixed or free. Governing equations of the theory of viscoelastisity are applied to each layer of the layered medium and the solutions are required to satisfy the continuity conditions at the interfaces and boundary conditions at the inner and outer surfaces. Method of characteristics is employed to obtain the solutions. Numerical results are obtained when the dynamic input is a step pressures with an initial ramp and outer surface is free of surfaces tractions. Solutions are obtained for composite bodies consisting of 5 layers. Curves are plotted denoting the variations of normal stresses with time different locations and variations of stresses along the thicknesses of the composite body at different times. Similar curves are plotted for particle velocity. These curves denote clearly the effects of reflections and refraction's at the boundaries and at the interfaces of the layers and the viscoelastic nature of the bodyIV material. These effects are discussed in detail. In addition,for testing presented method,the results obtained are compared solutions of finite element method for elastic case. The results of two method are consistent with each other. KEYWORDS: Viscoelastic layers, Wave propagation, Material behaviour,Method of characteristics,Finite element method.