Investigation of Effects of Layer Positions on Mechanical Buckling Behavior of Axially Layered Functionally Graded Beams

The aim of this research is to examine the mechanical buckling behavior of multi-layered functionally graded beams in the axial direction. Numerical buckling analyses were performed using finite element software ANSYS. Each beam configuration is suggested to be three layers prepared using various percent volume fractions of Zirconia (ZrO2) and Aluminium (Al) materials. The levels of layers and layer positions of the beams were evaluated according to Taguchi’s L9 (33) orthogonal array technique. Layers were determined as control factor and so nine numerical analyses were performed under clamped-clamped boundary conditions. The first mode shapes of the axially layered functionally graded beams were demonstrated in order to detect the most affected layers as visually. Analysis of signal-to-noise ratio was applied to obtain the optimum levels of layers. Analysis of Variance (ANOVA) was employed to solve the layers with significant impacts and their percent contributions on numerical results. The maximum buckling load was determined using various positions of layers with the optimum levels obtained based on Taguchi methodology.

Eksenel Yönde Tabakalý Fonksiyonel Derecelendirilmiþ Kiriþlerin Mekanik Burkulma Davranýþý Üzerinde Tabaka Pozisyonlarýnýn Etkilerinin Ýncelenmesi

Bu araþtýrmanýn amacý eksenel yönde çoklu tabakalý fonksiyonel derecelendirilmiþ kiriþlerin mekanik burkulma davranýþlarýný incelemektir. Sayýsal burkulma analizleri sonlu elemanlar yazýlýmý ANSYS kullanýlarak gerçekleþtirildi. Her kiriþ konfigürasyonu Zirkonyum (ZrO2) ve Alüminyum (Al) malzemelerinin deðiþik yüzde hacim fraksiyonlarý kullanýlarak hazýrlanmýþ üç tabaka olarak önerildi. Tabaka seviyeleri ve kiriþlerin tabaka pozisyonlarý Taguchi L9 (33) ortogonal dizi tekniðine göre incelendi. Tabakalar kontrol faktörleri olarak deðerlendirilmiþ ve böylece dokuz sayýsal analiz tutulu-tutulu sýnýr þartlarý altýnda gerçekleþtirildi. Görsel olarak en çok etkilenen tabakalarý tespit etmek için eksenel yönde tabakalý olarak fonksiyonel derecelendirilirmiþ kiriþlerin birinci mod þekilleri gösterildi. Tabakalarýn optimum seviyelerini elde edebilmek için sinyal-gürültü oran analizi kullanýldý. Sayýsal sonuçlar üzerinde önemli etkilere sahip tabakalar ve onlarýn yüzde katký oranlarýný çözmek için Varyans Analizi (ANOVA) uygulandý. En yüksek burkulma yükü Taguchi metodolojisine baðlý elde edilen optimum seviyeli tabakalarýn deðiþik pozisyonlarý kullanýlarak karar verildi.