Özet:
Bu tez kapsamında, dış katmanları piezoelektrik, orta katmanı metal (PZT/Metal/PZT)
olan ve katmanları arasında birbirine özdeş ve paralel farklı geometrilerde (bant/kenar
veya iç çatlak) ara çatlaklar içeren sandviç dikdörtgen kalın plağın, karşılıklı iki
kenarından etki eden tek eksenli statik dış basınç kuvveti altında, 3 boyutlu
delaminasyon burkulma problemleri teorik olarak incelenmiştir. Ele alınan problemler,
elektro‐elastisite teorisinin lineerize edilmiş üç boyutlu kesin denklemleri çerçevesinde,
parçalı homojen cisim modeli kullanılarak matematiksel olarak modellenmiş ve
elde edilen sınır değer problemleri üç boyutlu sonlu elemanlar modellemesi
yardımıyla sayısal olarak çözülmüştür. Ele alınan PZT sandviç plağa ait kritik
parametrelerin belirlenmesinde “küçük başlangıç eğinti kriteri” kullanılmıştır. Bu kriter,
yapıdaki çatlak yüzeylerinin yükleme yapılmadan önce, çok küçük ön eğriliklere
sahip olduğunun kabulü ve dış basınç kuvveti etkisinde bu eğriliklerin gelişiminin
incelenmesine dayanmaktadır.
Bu tez çalışması 5 bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, piezoelektrik malzemeler
ve teknolojideki kullanım alanları ile piezoelektrik sandviç kalın plakların delaminasyon
burkulma problemleri hakkında bilgiler verilmiştir.
İkinci bölümde, PZT/Metal/PZT dikdörtgen kalın plağın katmanları arasında bant çatlak
olması durumunda, delaminasyon burkulma problemleri incelenmiştir. Ele alınan bazı
sınırdeğer problemleri çerçevesinde, delaminasyon burkulma problemlerinin üç
boyutlu matematiksel modeli, bu modelin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla sayısal
çözümü ve elde edilen sayısal sonuçların analizi verilmiştir. Bu bölümde ele alınan
delaminasyon burkulma problemleri çerçevesinde, çeşitli geometrik ve malzeme
parametreleri ile elektriksel alan ile mekaniksel alanların karşılıklı etkisinin kritik
parametrelere etkileri tartışılmıştır.
Üçüncü bölümde, PZT/Metal/PZT dikdörtgen kalın plağın katmanları arasında
dikdörtgen kenar çatlak olması durumunda, delaminasyon burkulma problemleri
araştırılmıştır. Ele alınan bazı sınırdeğer problemleri çerçevesinde, bu problemlerin üç
boyutlu matematiksel modeli ve sonlu elemanlar metodu yardımıyla sayısal çözümü ve
elde edilen sayısal sonuçların analizi verilmiştir. Ele alınan duruma ait pek çok
geometrik ve malzeme parametreleri ile yine elektriksel ve mekaniksel alanların
karşılıklı etkisinin kritik parametrelere etkisi detaylı olarak analiz edilmiştir.
Dördüncü bölümde PZT/Metal/PZT dikdörtgen kalın plağın katmanları arasında
dikdörtgen iç çatlak olması durumunda, delaminasyon burkulma problemleri
araştırılmıştır. Ele alınan bazı sınırdeğer problemleri çerçevesinde, problemlerin üç
boyutlu matematiksel modeli, sonlu elemanlar formülasyonu ve sayısal sonuçları
irdelenmiştir. İncelenen sınırdeğer problemleri çerçevesinde çeşitli problem
parametreleri ile elektriksel ve mekaniksel alanların karşılıklı etkisinin, kritik
delaminasyon burkulma kuvvetine etkileri detaylı olarak tartışılmıştır.
Tezin beşinci bölümünde, Tez çalışmasında elde edilen bilimsel sonuçlar sistematik bir
şekilde sunulmuş ve bu sonuçlara göre mühendislik uygulamaları için öneriler formüle
edilmiştir.
