KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi / 2026 / Cilt: 17 Sayı: 1

Dönen fonksiyonel dereceli polar ortotropik diskin gerilme analizi

Stress analysis of a rotating functionally graded polar orthotropic disk

Oğuzhan Demirel(OSMANİYE KORKUT ATA ÜNİVERSİTESİ)0009-0001-2341-3401
Durmuş Yarımpabuç(OSMANİYE KORKUT ATA ÜNİVERSİTESİ)0000-0002-8763-1125
Sayfa
—
Yayın Tarihi
2026-03-24
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Değişken kesitli dönel diskin, farklı kesit alanları ve döndürme parametreleri için deplasman ve gerilmeleri radyal ve zaman yönünde incelenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, zamana bağlı açısal hızla dönen bir fonksiyonel dereceli ortotropik değişken kalınlıklı diskin eksenel simetri varsayımı ve düzlem gerilme koşulları altında gerilme dağılımları sayısal olarak elde edilmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Etkisi az olduğu düşünülen Poisson oranı dışındaki malzeme özelliklerinin yarıçap doğrultusunda üstel olarak değiştiği varsayılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Değişken kesitli dönel diskin, farklı kesit alanları ve döndürme parametreleri için deplasman ve gerilmeleri radyal ve zaman yönünde incelenmiştir.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Elastik gerilmeler · fonksiyonel dereceli ortotropik disk · dönel disk

Özet

Bu çalışmada, zamana bağlı açısal hızla dönen bir fonksiyonel dereceli ortotropik değişken kalınlıklı diskin eksenel simetri varsayımı ve düzlem gerilme koşulları altında gerilme dağılımları sayısal olarak elde edilmiştir. Etkisi az olduğu düşünülen Poisson oranı dışındaki malzeme özelliklerinin yarıçap doğrultusunda üstel olarak değiştiği varsayılmıştır. Bu koşullar altında geleneksel yöntemlerle analitik olarak çözülmesi zor olan kısmi bir diferansiyel denklem elde edilir. Bu kısmi diferansiyel denklemin zaman bağımlılığı Laplace dönüşümü ile ortadan kaldırıldıktan sonra, radyal yöndeki çözüm pseudospektral Chebyshev yöntemi ile Laplace uzayında çözüldükten sonra, modifiye edilmiş ters Durbin yöntemi ile fiziksel uzaydaki sonuçlar elde edilmiştir. Değişken kesitli dönel diskin, farklı kesit alanları ve döndürme parametreleri için deplasman ve gerilmeleri radyal ve zaman yönünde incelenmiştir.

Abstract

In this study, the stress distributions of a functionally graded orthotropic variable-thickness disk rotating with time-dependent angular velocity are numerically obtained under axial symmetry and plane stress conditions. It is assumed that the material properties, except the Poisson's ratio, considered to have little effect, vary exponentially in the radius direction. Under these conditions, a partial differential equation, difficult to solve analytically using conventional methods, is obtained. After eliminating the time dependence of this partial differential equation with the Laplace transform, the radial solution is solved in Laplace space using the pseudospectral Chebyshev method, and the results in physical space are obtained using the modified inverse Durbin method. The displacements and stresses of the variable-cross-section rotating disk are investigated in the radial and time directions for different cross-sectional areas and rotation parameters.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Demirel, O., Yarımpabuç, D. (2026). Dönen fonksiyonel dereceli polar ortotropik diskin gerilme analizi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, Cilt: 17 Sayı: 1. https://doi.org/10.24012/dumf.1778849

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (38)

  1. H. Çallıoğlu, “Stress analysis of functionally graded isotropic rotating discs,”Advanced Composite Letters, vol. 17, no 5, pp. 147-153, 2008.
  2. H. Çallıoğlu, “Stress analysis in a functionally graded disc under mechanical loads and a steady state temperature distribution, ” Sadhana, vol. 36, pp. 53-64, 2011.
  3. B.H.Jahromi, H.Nayeb-Hashemi and A.Vaziri, “Elasto-plastic stresses in a functionally graded rotating disk, ”ASME J.of Engineering Materials and Technology, vol. 134, no 2, pp. 021004, 2012.
  4. D. Türkmen, “Functionally graded discs subjected to uniform temperature loading,” Science and Engineering of Composite Materials, vol. 17, no 1, pp. 39-46, 2010.
  5. M. Eker, D. Yarımpabuç and K. Çelebi, “Thermal stress analysis of functionally graded solid and hollow thick-walled structures with heat generation, ” Engineering Computations, vol. 38, no 1, pp. 371-391, 2021.
  6. M. Arefi, I. Nahas and M. Abedi, “Thermo-elastic analysis of a rotating hollow cylinder made of arbitrary functionally graded materials,” J. of Theoretical and Applied Mechanics, vol. 45, no 4, pp. 41-60, 2015.
  7. S. Yıldırım and N. Tütüncü, “On the inertio-elastic instability of variable-thickness functionally-graded disks, ” Mechanics Research Communications, vol. 91, pp. 1-6, 2018.
  8. L. Sondhi, A. K. Thawait, S. Sanyal and S. Bhowmick, “Stress and deformation analysis of variable thickness clamped rotating disk of functionally graded orthotropic material, ” Materials Today: Proceedings, vol. 18, pp. 4431-4440, 2019.
  9. S. Essa and H. Argeso, “Elastic analysis of variable profile and polar orthotropic fgm rotating disks for a variation function with three parameters,” Acta Mechanica, vol. 228, no 11, pp. 3877-3899, 2017.
  10. Y. Zheng, H. Bahaloo, D. Mousanezhad, E. Mahdi, A. Vaziri and H. Nayeb-Hashemi, “Stress analysis in functionally graded rotating disks with non-uniform thickness and variable angular velocity,” International J. of Mechanical Sciences, vol. 119, pp. 283-293, 2016.
  11. Y. Zheng, H. Bahaloo, D. Mousanezhad, A. Vaziri and H. Nayeb-Hashemi, “Displacement and stress fields in a functionally graded fiber-reinforced rotating disk with nonuniform thickness and variable angular velocity, ” ASME Journal of Engineering Materials and Technology, vol. 139, no 3, pp. 031010, 2017.
  12. V. Yıldırım, “A parametric study on the centrifugal forceinduced stress and displacements in power-law graded hyperbolic discs, ” Latin American J. of Solids and Structures, vol. 15, no 4, pp. e34, 2018.
  13. C. W. Bert, “Displacements in a Polar-orthotropic disk of varying thickness, ” ZAMP Journal of Applied Mathematics and Physics, vol. 14, pp. 101-111, 1963.
  14. G. Genta and M. Gola, “The stress distribution in orthotropic rotating disks, ” ASME Journal of Applied Mechanics, vol. 48, no 3, pp. 559-562, 1981.
  15. A. W. Leissa and M. Vagins, “The design of orthotropic materials for stress optimization, ” International Journal of Solids and Structures, vol.14, no 6, pp. 517-526, 1978.
  16. A. N. Eraslan, Y. Kaya and E. Varli, “Analytical solutions to orthotropic variable thickness disk problems, ” Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, vol. 22, no 1, pp. 24-30, 2016.
  17. P. Thakur, N. Gupta, M. Sethi and K. Gupta, “Effect of density parameter in a disk made of orthotropic material and rubber,” Journal of Rubber Research, vol 23, no 3, pp. 193-201, 2020.
  18. N. Tütüncü and A. Durdu, “Determination of buckling speed for rotating orthotropic disk restrained at outer edge, ” AIAA Journal, vol. 36, no 1,pp. 89-93, 1998.
  19. N. Tütüncü and M. Öztürk, “Stress redistribution and instability in rotating orthotropic cylinders, ” Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol 23,no 9, pp. 941-950, 2004.
  20. K. N. Koo, “Vibration analysis and critical speeds of polar orthotropic annular disks in rotation, ” Composite Structures, vol 76, no 1-2, pp. 67-72, 2006.
  21. U. Güven, A. Çelik and C. Baykara, “On transverse vibrations of functionally graded polar orthotropic rotating solid disk with variable thickness and constant radial stress, ” Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 23, no 12, pp. 1279-1284, 2004.
  22. A. Ghorbanpour Arani, A. Loghman, A. R. Shajari and S. Amir, “Semi-analytical solution of magneto-thermo-elastic stresses forfunctionally graded variable thickness rotating disks, ” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 24, pp. 2107-2118, 2010.
  23. N. N. Alexandrova and P. M. V. Real, “Singularities in a solution to a rotating orthotropic disk with temperature gradient, ” Meccanica, vol. 41, no 2, pp. 197-205, 2006.
  24. J. C. Misra and R. M. Achari, “Thermal stresses in orthotropic disk due to rotating heat source, ” Journal of Thermal Stresses, vol 6, no 2-4, pp. 115-123, 1983.
  25. M. H. Jalali and M. R. Jalali, “Stress analysis of rotating functionally graded polar orthotropic disk under thermomechanical loading,” J. of Vibroengineering, vol. 22, no 3, pp. 640-656, 2020.
  26. S. Sharma and K. Maheshwari, “Creep stresses in functionally graded thin rotating orthotropic disk with variable thickness and density,” AIP Conference Proceedings, vol. 2061, no 1, pp. 020036, 2019.
  27. K. Maheshwari and S. Sharma, “Creep stresses in functionally graded thin rotating orthotropic disk with exponentially variable thickness and density,” AIP Conference Proceedings, vol. 2214, no 1, pp. 020011, 2020.
  28. T. Dai and H. L. Dai, “Investigation of mechanical behavior for a rotating fgm circular disk with a variable angular speed,” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 29, pp. 3779-3787, 2015.
  29. A. Motameni, Ö.C. Farukoğlu, İ. Korkut, R. Gürbüz, “Stress field analysis of functionally graded polar orthotropic disk on a rigid inclusion subjected to variable angular velocity, ” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 38, no 1, pp. 323-332, 2024.
  30. M.Eker, D. Yarımpabuç, K. Çelebi, “Mechanical Behavior of Functionally Graded Pressure Vessels Under the Effect of Poisson’s Ratio,” European Mechanical Science, vol. 2, no 2, pp. 52-59, 2018.
  31. A. Yıldırım, D. Yarımpabuç, K. Çelebi, “Transient thermal stress analysis of functionally graded annular fin with free base”, Journal of Thermal Stresses, 43(9), 1138-1149, 2020.
  32. A. Yıldırım, D. Yarımpabuç, V. Arikan, M. Eker, K. Celebi, “Nonlinear thermal stress analysis of functionally graded spherical pressure vessels”, International Journal of Pressure Vessels and Piping, vol. 200, 104830, 2022.
  33. F. Durbin, “Numerical inversion of Laplace transforms: an efficient improvement to Dubner and Abate’s method,” The Computer Journal, vol. 17, pp. 371- 376, 1974.
  34. R. Dubner and J. Abate, “Numerical inversion of Laplace transforms by relating them to the finite Fourier Cosine transform,” JACM, vol. 15, no 1, pp. 115-123, 1968.
  35. G.V. Narayanan, “Numerical operational methods in structural Dynamics,” Minneapolis, University of Minnesota, 1979.
  36. F.F. Calim, “Free and forced vibration of non-uniform composite beams,” Composite Structures, vol. 88, pp. 413-423, 2009.
  37. I. Keles, C. Conker, “Transient hyperbolic heat conduction in thick-walled FGM cylinders and spheres with exponentially-varying properties,” European Journal of Mechanics - A/Solids, vol 30, no 3, pp. 449-455, 2011.
  38. V. Yıldırım, “Centrifugal Force-Induced Elastic Field for a Stress-Free Annulus Made of Functionally Graded Polar Orthotropic Material from Circular Plates to Rings, ” Athens Journal of Sciences, Vo 6, no 4, pp. 231-252, 2019