Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemelerde Elastisite Modülünün Modellemesi: Homojenleştirme Tekniklerinin Karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışma, Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler (FDM) üzerine yoğunlaşarak, bu malzemelerin elastisite modülünün (E) çeşitli homojenleştirme modelleri kullanılarak nasıl modellediğini araştırmıştır. Çalışmanın temel amacı, FDM'lerin mikro yapısal özelliklerini ve faz etkileşimlerini dikkate alan modellerle elastisite modülünü doğru bir şekilde hesaplamak ve bu malzemelerin mühendislik uygulamalarındaki potansiyelini değerlendirmektir. Çalışmada, Voigt modeli, Reuss modeli, Mori-Tanaka şeması, Hashin-Shtrikman sınırları modeli, Tamura modeli ve Kübik Yerel Temsilci Hacim Elemanları (LRVE) gibi farklı homojenleştirme teknikleri ele alınmış, ayrıca güç kanunu dağılımının matematiksel ifadesi olan güç kanunu indeksi (n) değişkenliği, malzemenin elastisite modülü üzerindeki etkisini incelemek için kullanılmış ve bu etkileşimlerin nasıl modellenebileceği gösterilmiştir. Çalışmada Titanyum Karbür, Alüminyum, Alüminyum Oksit ve Paslanmaz Çelik gibi farklı malzemelerin bir araya gelerek oluşturduğu farklı yapıdaki FDM'lerin mikro yapısal analizleri gerçekleştirilmiş ve bu analizler sonucunda farklı homojenleştirme modellerinin ve farklı gün kanunu indekslerinin, FDM'lerin elastik özelliklerini modellemedeki etkinlikleri ve doğruluklarını karşılaştırmıştır. Özellikle Mori-Tanaka ve Hashin-Shtrikman modelleri, malzeme içi faz etkileşimlerini ve gerilme dağılımlarını dikkate alarak malzemenin mekanik davranışını daha gerçekçi bir şekilde temsil etmiştir. Bu araştırma, FDM'lerin elastisite modülünü hesaplama ve bu malzemelerin mühendislik uygulamalarındaki potansiyelini değerlendirme konusunda önemli bir katkı sağlamayı amaçlamaktadır. Elde edilen bulgular, mühendislik yapılarındaki FDM kullanımının avantajlarını ve zorluklarını detaylı bir şekilde ele almakta ve bu malzemelerin daha etkin bir şekilde değerlendirilmesine imkân tanımaktadır.