KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Politeknik Dergisi / 2026 / Cilt: 29 Sayı: 4

Eksenel Kuvvetin Etkisi Altında Uç Kütleli Ankastre Kirişin Isı Kaynaklı Titreşimlerinin Analizi

An Analysis of Thermal Induced Vibrations of Cantilever Beam with Tip Mass Under the Effect of the Axial Force

Orçun Biçer(SAMSUN ÜNİVERSİTESİ, HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ, HAVACILIK VE UZAY MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0002-3928-2952
Sayfa
1–10
Yayın Tarihi
2026-06-03
🏛️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)

Doğrulama amacıyla, sonlu farklar yöntemi (FDM) sonuçları elde edilmiş ve teorik çözümlerle karşılaştırılmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, eksenel kuvvetin etkisi altında uç kütlesine sahip bir Euler-Bernoulli ankastre kirişinin ısıl kaynaklı titreşimleri incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Kirişin bir tarafı yalıtılmıştır; diğer tarafı farklı tipte ısı akılarına maruzdur.
💡
Sonuç & Katkı:Doğrulama amacıyla, sonlu farklar yöntemi (FDM) sonuçları elde edilmiş ve teorik çözümlerle karşılaştırılmıştır.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Isıl kaynaklı titreşimler · Sonlu farklar yöntemi · Sonsuz seriler

Özet

Bu çalışmada, eksenel kuvvetin etkisi altında uç kütlesine sahip bir Euler-Bernoulli ankastre kirişinin ısıl kaynaklı titreşimleri incelenmiştir. Kirişin bir tarafı yalıtılmıştır; diğer tarafı farklı tipte ısı akılarına maruzdur. Bu çalışmada sabit, rampa ve sinüzoidal olmak üzere üç tip ısı akıları kullanılmıştır. Isı iletim denklemlerinden elde edilen sıcaklık denklemleri, termal moment denklemlerini türetmek için kullanılır. Daha sonra, termal moment denklemlerini kullanarak, eksenel kuvvet altındaki uç kütlesine sahip konsol kirişin sapma denklemleri elde edilir. Bu denklemler sonsuz seriler yaklaşımına dayanmaktadır. Eksenel kuvvet değerleri, etki eden kuvvetin kritik burkulma kuvvetine oranı olarak tanımlanabilir. Bu çalışmada, sırasıyla 0,2, 0,4, 0,6 ve 0,8 olarak dört farklı eksenel kuvvet değeri kullanılmıştır. Uç kütlesi değerleri, uç kütlesinin kiriş kütlesine oranı olarak da düşünülebilir. Burada, uç kütlesi değerleri olarak 0,2, 0,4, 0,6 ve 0,8 kullanılmıştır. Doğrulama amacıyla, sonlu farklar yöntemi (FDM) sonuçları elde edilmiş ve teorik çözümlerle karşılaştırılmıştır.

Abstract

Thermally induced vibrations of an Euler-Bernoulli cantilever (C) beam with tip mass under the effect of the axial force are studied in this work. The one side of the beam is insulated; the heat flux is applied to other side. Three types of heat fluxes are used in this study, constant type, ramp type and sinusoidal types respectively. The temperature equations obtained from heat conduction equations are used to derive thermal moment equations. Then, by using the thermal moment equations, the deflection equations of the C beam with tip mass under axial force are obtained. These equations are based on an infinite series approach. The values of axial force can be defined as the ratio of the acting force and critical buckling force. In this work, four different values of axial force are used as 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 respectively. The values of tip mass can also be considered as the ratio of tip mass and beam mass. Here, 0.2, 0.4, 0.6 and 0.8 are used as values of tip mass. For verification, finite difference method (FDM) results are obtained and compared with theoretical solutions.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Biçer, O. (2026). Eksenel Kuvvetin Etkisi Altında Uç Kütleli Ankastre Kirişin Isı Kaynaklı Titreşimlerinin Analizi. Politeknik Dergisi, Cilt: 29 Sayı: 4, 1–10. https://doi.org/10.2339/politeknik.1799766

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (40)

  1. Zhang, J., Xiang, Z., Liu, Y., & Xue, M., “Stability of thermally induced vibration of a beam subjected to solar heating”, AIAA journal, 52(3), 660-665. (2014).
  2. Kidawa-Kukla, J., “Application of the Green functions to the problem of the thermally induced vibration of a beam”, Journal of sound and vibration, 262(4), 865-876, (2003).
  3. Ko, K. E., & Kim, J. H., “Thermally induced vibrations of spinning thin-walled composite beam”, AIAA journal, 41(2), 296-303, (2003).
  4. Mazumdar, J., Hill, D., & Clements, D., “Thermally induced vibrations of a viscoelastic plate”, Journal of Sound and Vibration, 73(1), 31-39, (1980).
  5. Adam, C., Heuer, R., Raue, A., & Ziegler, F., “Thermally induced vibrations of composite beams with interlayer slip”, Journal of thermal stresses, 23(8), 747-772, (2000).
  6. Demir, E., “Longitudinal vibration of temperature dependent bar with variable cross-section”, Journal of Polytechnic, 21(4), 813-819, (2018).
  7. Biçer, O., Yıldız, M., & Orhan, S., “An Improved Approach for Bending Vibrations of Cantilever Beam with Tip Mass at Different End Conditions”, Journal of Polytechnic, 1-1.
  8. Xue, M. D., Duan, J., & Xiang, Z. H., “Thermally-induced bending-torsion coupling vibration of large scale space structures”, Computational Mechanics, 40(4), 707-723, (2007).
  9. Wang, J., Li, D., & Jiang, J., “Thermally induced deformation of ultra-large truss support membrane structure”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part G: Journal of Aerospace Engineering, 231(13), 2502-2512, (2017).
  10. Gulick, D. W., & Thornton, E. A., “Thermally-induced vibrations of a spinning spacecraft boom”, Acta Astronautica, 36(3), 163-176, (1995).
  11. Kösedağ, E., & Ekici, R., “Free vibration analysis of foam-core sandwich structures”, Journal of Polytechnic, 24(1), 69-74, (2021).
  12. Chen, Y., Jin, G., Zhang, C., Ye, T., & Xue, Y., “Thermal vibration of FGM beams with general boundary conditions using a higher-order shear deformation theory”, Composites Part B: Engineering, 153, 376-386, (2018).
  13. Mahi, A., Bedia, E. A., Tounsi, A., & Mechab, I., “An analytical method for temperature-dependent free vibration analysis of functionally graded beams with general boundary conditions”, Composite structures, 92(8), 1877-1887, (2010).
  14. Boley, B. A., “Thermally induced vibrations of beams”, J. Aeronaut. Sci, 23(2), 179-181, (1956).
  15. Boley, B. A., “Approximate analyses of thermally induced vibrations of beams and plates”, Journal of Applied Mechanics, 39(1), 212-216, (1972).
  16. Manolis, G. D., & Beskos, D., “Thermally induced vibrations of beam structures”, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 21(3), 337-355, (1980).
  17. Thornton, E. A., & Kim, Y. A., “Thermally induced bending vibrations of a flexible rolled-up solar array”, Journal of Spacecraft and Rockets, 30(4), 438-448, (1993).
  18. Sunar, M., Fadlalla, A. A., Yucesan, G., & Bicer, O., “An analysis approach for entropy generation in bounded solids subject to sudden heat flux”, International Journal of Exergy, 37(4), 412-427, (2022).
  19. Bicer, O., Al-Qahtani, H. M., & Sunar, M., “Thermally Induced Vibrations of One-Dimensional Bounded Solids Subject to Heat Fluxes in Various Forms”, Arabian Journal for Science and Engineering, 47(7), 9319-9344, (2022).
  20. Li, J., & Yan, S., “Thermally induced vibration of composite solar array with honeycomb panels in low earth orbit”, Applied Thermal Engineering, 71(1), 419-432, (2014).
  21. Al-Huniti, N. S., Al-Nimr, M. A., & Meqdad, M. M., “Thermally induced vibration in a thin plate under the wave heat conduction model”, Journal of thermal stresses, 26(10), 943-962, (2003).
  22. Frisch, H. P., “Thermally induced vibrations of long thin-walled cylinders of open section”, Journal of Spacecraft and Rockets, 7(8), 897-905, (1970).
  23. Huang, N. N., & Tauchert, T., “Thermally induced vibration of doubly curved cross-ply laminated panels”, Journal of sound and vibration, 154(3), 485-494, (1992).
  24. Shen, Z., Hao, S., & Li, H., “Comparison of various thin-walled composite beam models for thermally induced vibrations of spacecraft boom”, Composite Structures, 320, 117163, (2023).
  25. Liu, L., Cao, D., Huang, H., Shao, C., & Xu, Y., “Thermal-structural analysis for an attitude maneuvering flexible spacecraft under solar radiation”, International Journal of Mechanical Sciences, 126, 161-170, (2017).
  26. Kim, H. K., & Han, C. Y., “Analytical and numerical approaches of a solar array thermal analysis in a low-earth orbit satellite”, Advances in Space Research, 46(11), 1427-1439, (2010).
  27. Shen, Z., Li, H., Liu, X., & Hu, G., “Thermal shock induced dynamics of a spacecraft with a flexible deploying boom”, Acta Astronautica, 141, 123-131, (2017).
  28. Song, O., Yoon, I., & Librescu, L., “Thermally induced bending vibration of composite spacecraft booms subjected to solar heating”, Journal of thermal stresses, 26(8), 829-843, (2003).
  29. Friswell, M. I., Inman, D. J., & Rietz, R. W., “Active damping of thermally induced vibrations”, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 8(8), 678-685, (1997).
  30. Azadi, E., Fazelzadeh, S. A., & Azadi, M., “Thermally induced vibrations of smart solar panel in a low-orbit satellite”, Advances in Space Research, 59(6), 1502-1513, (2017).
  31. Blandino, J. R., & Thornton, E. A., “Thermally induced vibration of an internally heated beam”, J. Vib. Acoust., 123(1), 67-75, (2001).
  32. Javani, M., Eslami, M. R., & Kiani, Y., “Active control of thermally induced vibrations of temperature-dependent FGM circular plate with piezoelectric sensor/actuator layers”, Aerospace Science and Technology, 146, 108997, (2024).
  33. Zhu, H., Li, J., & Xu, W., “Thermal-induced vibration control of a solar wing based on piezoelectric ceramic actuator”, Thermal Science and Engineering Progress, 104002, (2025).
  34. Shaker, F. J., “Effect of axial load on mode shapes and frequencies of beams” (No. E-8433), (1975).
  35. Bokaian, A., “Natural frequencies of beams under compressive axial loads” Journal of sound and vibration, 126(1), 49-65, (1988).
  36. Li, X. F., Tang, A. A., & Xi, L. Y., “Vibration of a Rayleigh cantilever beam with axial force and tip mass” Journal of Constructional Steel Research, 80, 15-22, (2013).
  37. Bokaian, A., “Natural frequencies of beams under tensile axial loads”, Journal of sound and vibration, 142(3), 481-498, (1990).
  38. Rao, S. S., “Mechanical vibrations”, 6th Ed., Pearson, (2016).
  39. Matlab, Mathworks, R2018b
  40. Ansys, Inc., Mechanical APDL, Release 2019 R1