Nano ölçekli kirişlerin statik yükler altında yerel olmayan elastisite ile optimum tasarımı

Abstract

Bu çalışmada Euler – Bernoulli varsayımı kullanılarak çeşitli sınır şartlardaki nanokirişlerin statik yükler altında optimum tasarımı yapılmıştır. Nanokirişler, karbon nanotüp (CNT) ve boron nitrit nanotüp (BNNT) gibi nanoteknoloji biliminde yüksek öneme sahip malzemelerden modellenmiştir. Gerilme ve deplasman kısıtları altında tanımlanan optimum tasarım problemi, bir evrimsel optimizasyon metodu olan Sosyal Örümcek Optimizasyonu (SSO) algoritması kullanılarak çözüme kavuşturulmuştur. Optimum kesit alan sonuçları üzerinde nanomalzeme tipinin, eleman uzunluğunun, dış yüklerin türünün ve büyüklüğünün etkisi incelenmiştir. Nanoyapının atomik yapısından kaynaklanan yerel olmayan parametrenin sonuçlara nasıl etki ettiği üzerinde durulmuştur. Sonuçlara bakıldığı zaman uzunluk ve yükleme gibi parametrelerin değeri arttıkça optimum kesit alanın da arttığı görülmüştür. Küçük uzunluklarda dairesel kesitin, yüksek uzunluklarda dikdörtgensel kesitin daha optimum olduğu görülmüştür. Ayrıca, maksimum eğilme etkisi eşit olacak şekilde şiddetleri seçilmiş düzgün yayılı yük ve tekil yükler altındaki bir kirişin optimum kesit alanları arasında fark bulunmaktadır. Nanomalzemelerin etkisine bakıldığı zaman BNNT ile bulunan kesit alan değerleri CNT ile bulunan değerlerden daha azdır. Ayrıca, yerel olmayan teori kullanıldığında optimum kesit alan değerleri artış göstermektedir.