Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

109-112

Authors: M. Hüsnü DİRİKOLU, Alaattin AKTAŞ

ÖZET: Makalede standart olmayan ince kompozit levhaların gerilme şiddeti faktörlerinin (GŞF) hesaplanmasıyla ilgili karşılaştırmalı bir çalışma sunulmaktadır. Çalışmada Karbon-Epoksi kompozit levhalar kullanılmıştır. Çentiksiz ve üzerinde 4, 6 veya 8 mm çapında delik bulunan deney numuneleri hazırlanıp test edilmiştir. Elde edilen deney sonuçlarına dayanarak, iki analitik yaklaşım ve FRANC-sonlu elemanlar programı kullanılarak kompozitin kritik GŞF’leri hesaplanıp karşılaştırmalar yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Gerilme şiddeti faktörü, Kırılma, Çatlak, Kompozit, Karbon epoksi. ABSTRACT: In this paper, a comparative study regarding the determination of stress intensity factors (SIF) for non-standard thin composite plates is presented. Carbon-Epoxy composite plates are considered for the study. Unnotched specimens and specimens containing either 4, 6, or 8 mm dia. holes are prepared and then tested. Based on the experimental data thus obtained, two analytical approaches and a finite element fracture analysis tool called FRANC have been used to compare the critical SIF values for this composite material. Key words: Stress intensity factor, Fracture, Crack, Composite, Carbon epoxy.

117-124

Authors: Zekeriya GİRGİN, Yasin YILMAZ, Ahmet ÇETKİN

ÖZET: Richard Bellman tarafından 1970’lerde geliştirilen Diferansiyel Quadrature metodu, diferansiyel denklemlerin sonlu sayıdaki düğümlerinin, sayısal çözümüdür. Bu çalışmada Genelleştirilmiş Diferansiyel Quadrature metodunun, yapıların yer değiştirme ve burkulma analizine uygulanışı verildi. Ayrıca, kirişlerin tekil yük altındaki çökmesinin bu metoda uygulanabilirliği de gösterildi. Metodun en önemli bir avantajı, sistemlere basitçe uygulanabilirliği, hesaplama süresinin kısalığı ve rogramlamanın basitliğidir. Değişik sınır şartları ve farklı yüklemelerde elde edilen sonuçlar, mevcut gerçek ve sayısal sonuçlarla karşılaştırıldı. Elde edilen sonuçların çok ince hassasiyetle doğruluğu gösterildi. Anahtar Kelimeler: Diferansiyel quadrature metodu, Sayısal çözüm metotları, Kısmi diferansiyel denklem. ABSTRACT: The method of differential quadrature developed by Richard Bellman in the 1970s is a numerical solution technique for differential systems by means of a polynomial-collocation approach at a finite number of points. In this paper a global method of generalized differential quadrature is presented to solve the problems on deflection, buckling and vibration behaviour of structural components. Furthermore, the applicability of this method to the deflection analysis of beams due to a point load is also demonstrated. An inherent advantage of the approach is its basic simplicity and small computational effort with easy programmability. Results are obtained for various boundary and loading conditions and are compared with existing exact and numerical solutions by other methods. Numerical examples have shown the accuracy, efficiency and great potential of this method for structural analysis. Key words: Differential quadrature method, Numerical solution methods, Partial differential equations.

147-153

Authors: Hasan YILDIZ, Mehmet SARIKANAT

ÖZET: Kalın kompozit yapıların analizi sonlu elemanlar yardımıyla yapılırken, kullanılan sonlu elemanların malzeme özelliklerinin belirlenmesinde çeşitli zorluklar vardır. Özellikle birden fazla kompozit tabaka içeren sonlu elemanların malzeme sabitlerinin belirlenmesi, oldukça karmaşık ve zordur. Bu zorluk, her elemanın malzeme sabitleri için bir ortalama değer alınarak giderilmeye çalışılır. Bu çalışmada, yükleme durumuna göre eleman malzeme özelliklerinin belirlenmesinde iki farklı ortalama değer hesaplama yöntemi geliştirilmiş ve bunların sonuçlara etkileri incelenmiştir. Sonlu elemanlar analizi bir bilgisayar programı yardımıyla farklı fiber doğrultularında takviye edilmiş bir kiriş ve bir levhada, farklı eleman sayıları alınarak şekil değiştirmeleri hesaplanmış ve analitik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Aritmetik ve ağırlıklı ortalama yöntemleri adı verilen iki ortalama değer alma yöntemi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu yöntemin uygulanmasında, eleman malzeme özellikleri belirlenirken, yükleme durumu göz önünde bulundurularak ortalama değer alma yöntemlerinden biri uygulanmıştır. Bu metod aracılığıyla, birden fazla kompozit tabakalı elemanlar içeren sonlu eleman analizlerinde, 8 düğümlü brik elemanların kullanılmasında karşılaşılan eleman malzeme özelliklerinin belirlenmesi zorluğu ortadan kaldırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, analitik çözümler ve ortalama değer almadan yapılan hesaplamalarla karşılaştırılmıştır. Her iki yöntemle yapılan hesaplamalarda, farklı yükleme durumları için elde edilen sonuçlar analitik çözümlerle uyum göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Kompozit malzemeler, Sonlu elemanlar. ABSTRACT: There are some difficulties during determination of the material properties of thick composites when they are analyzed by using the finite element method. The most difficult of those is to determine material constants of multi layered composite elements. One of suggested method for solving this problem is to use an average value for element material properties. The effects of two averaging methods on the results were investigated. A finite element analysis program was developed to analyze the fiber reinforced composite beams and plates for displacement comparisons of different element numbers. The results also were compared with the analytical solutions. Beside the arithmetic average method, a new method called weighted average was developed. By considering different loading conditions, one of the averaging methods was utilized. The difficulty in determining the material properties of 8 node multi layered brick element used the finite element analysis of thick composite structures was overcome by using two averaging methods. The results were compared with the ones obtained from the elements without any averaging and analytical solutions. Both methods gave matching results for certain types of loading conditions. Key words: Composite materials, Finite element analysis.

161-166

Authors: Muhammet YÜRÜSOY, Selda AKGÜN, Mehmet PAKDEMİRLİ

ÖZET: Bu çalışmada non-Newtonyen bir akışkan olan Power-Law akışkanı ile yağlanmış kaymalı yatak problemi ele alınmıştır. Çalışmada önce akışkana ait hareket denklemleri çıkartılmıştır. Denklemlerin çözümü için perturbasyon tekniği kullanılmıştır. Çözümde en basit perturbasyon açılımı olan yaya açılımı kullanılmıştır. Perturbasyon açılımı ile önce hız dağılımı sonra da basınç dağılımı yaklaşık olarak bulunmuştur. Bulunan bu sonuçlar boyutsuzlaştırılarak uygun bir formda ifade edilmiştir. Non-Newtonyen karakterin artmasıyla ve yatak boyutlarının değişmesiyle hız ve basınç dağılımının nasıl bir değişim gösterdiği çizilmiştir. Anahtar Kelimeler: Power-Law akışkanları, Kayar yatak. ABSTRACT: In this study, a slider bearing lubricated with a non-Newtonian fluid namely a Power-Law fluid is considered. First the equations of motion are derived. Perturbation methods are employed in search of approximate solutions. The simplest perturbation expansion, namely the pedestrian expansion, is used. The velocity distribution and the pressure distribution are calculated approximately. The solutions are expressed in dimensionless form for convenience. The variation of pressure and velocity with the non-Newtonian behaviour and bearing dimensions are plotted. Key words: Power-Law fluids, Slider bearing.

177-184

Authors: Mustafa TEMİZ

ÖZET: Çoklu kuantum çukuru özellikle GaAs ve AlxGa1-xAs malzemelerinden yapılır. Kuantum çukurlarnı yapmak için aliminyum konsantrasyonu, daha ince iki AlAs tabakası arasındaki GaAs tabakası ile yapılmış kuantum çukurlarında müsaade edilmiş durumlar arasındaki geçişlerle birleşmelerin meydana geldiği kontrol bölgesine enjekte edilen taşıyıcıların tuzaklanmasına yardım etmek için, mesafeyle derece derece değişir. Aliminyum konsantrasyonundaki değişme, kuvvetlendirilen alanlara ait dalganın büyük bir kısmını kılavuzlar. Kuantum çukurlarının başlangıç ve bitiş tabakaları, hapsedici yapı içindeki elektronların (veya deliklerin) dalga fonksiyonlarını bir dereceye kadar etkiler. Hapsedici katmanlar GaAs çukurunda tuzaklanmış elektronların (veya deliklerin) dalga fonksiyonlarına karşı potansiyel duvarları meydana getirirler. Kuantum çukurunda mesafeler deBroglie dalgası boyu ile mukaeyese edilebilecek derecede, küçüktür. Kuantum boyutuna ve kuantizasyona bağlı olan durum yoğunluğu sabittir. Malzemelerin yasak-bant genişliği ve kırılma indisi değiştirilen alaşımdaki aliminyum yüzdesi olarak birbirine ters yönde değişir. Yük taşıyıcılarının hapsedilme derecesi, hapsedicilik faktörü ile belirlenir. Hapsedicilik faktörü, lazer kazancını da doğrudan etkiler. Anahtar Kelimeler: Kuantum çukuru, Lazer, Hapsedicilik faktörü. ABSTRACT: The multiple quantum well structure is especially consructed from GaAs and AlxGa1-xAs materials. To construct the quantum wells, the aluminium concentration is graded over much longer distances to aid in the trapping of injected carriers in the control region where the recombination takes place by transitions between allowed states in the quantum wells formed by sandwitching these layers of GaAs between even thinner layers of AlAs. The change in the aluminium concentration creates a high waveguide for the fields being amplified. The beginning and terminating quantum layers affect the wave functions of the electrons (or holes) in the confining structure somewhat. The confining layers create potential barriers to the wave functions of the electrons (or holes) trapped in GaAs well. In the quantum structure the distances are so small, comparable to the deBroglie wavelength. The density of states are a constant and dependent on quantum size and quantizations. The band gap and index of refraction of material vary in the opposite directions as the percentage of aluminium in the alloys is changed. The confinement degrees of charged carriers are determined by the confinement factors. The confinement factor directly affects the laser gain, too. Key words: Quantum well, Laser, Confinement factor.

195-202

Authors: Eyüp TUNA, Necmi TAŞPINAR

ÖZET: Bu çalışmada, sistem performansını arttırmanın bir yolu olarak literatürde bulunan çoklu kafes kodlamalı modülasyon (MTCM) tanıtılmıştır. MTCM sistemi, sistemin band genişliğini ve karmaşıklığını arttırmaksızın, karşılığı olan TCM sisteminden daha iyi performans sağlar. Bu, 1/2 oranlı TCM ve 2/4 oranlı MTCM şemaları örnek verilerek gösterilmiştir. AWGN ve yavaş sönümlü Rician haberleşme kanalları üzerinden iletildikleri kabul edilerek bit hata olasılıklarının üst sınırlarını veren eşitlikler değerlendirilmiştir. Bu eşitlikler kullanılarak bit hata olasılıklarının üst sınırları Eb/N0’ın fonksiyonu olarak çizilip karşılaştırma yapılmıştır. Karşılaştırma her iki durumda da 2/4 oranlı MTCM şemasının bit hata olasılığı üst sınırının 1/2 oranlı TCM şemasınınkinden daha düşük olduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: TCM, MTCM, AWGN kanal, Rician kanal. ABSTRACT: In this work, we study briefly on the multiple trellis coded modulation (MTCM) which is found in literature as a way of increasing the performance of the system. An MTCM system provides better performance than a TCM counterpart without increasing the bandwidth and complexity of the system. This is illustrated by giving the rate 1/2 trellis coded modulation (TCM) and the rate 2/4 MTCM schemes as examples. Equations of upper bounds on their bit error probabilities are evaluated by assuming that they are transmitted over an AWGN and a slowly fading Rician communication channels. A comparison is made by plotting upper bounds of bit error probabilities as functions of Eb/N0. by using these equations. The comparison yields that the upper bound on the bit error probability of the rate 2/4 MTCM scheme is lower than that of the rate 1/2 TCM scheme for both cases.