20.7 :  Çeşitli Malzemelerden Yapılmış Elemanların Bükülmesi

Aynı kesit alanlarına sahip iki farklı malzemeden oluşan bir yapısal elemanın analizinde, bunların farklı elastik özelliklerinin elemanın yük altındaki tepkisini nasıl etkilediğini anlamak çok önemlidir. Analiz, malzeme özelliklerindeki değişiklikleri hesaba katan dönüştürülmüş kesit konseptini kullanarak gerilim ve gerinim dağılımlarının değerlendirilmesini içerir.

Hooke Yasası, gerilimin gerinim ile orantılı olduğunu ancak her malzemenin benzersiz elastiklik modülüne bağlı olarak değiştiğini belirterek, her malzemedeki gerilimi belirler. Normal gerinim nötr eksenden uzaklıkla doğrusal olarak değişir, her malzeme bölümünde farklı gerilim dağılımlarına yol açar ve her bir bölüme uygulanan kuvveti etkiler. Kompozit elemanın kuvvet ve moment hesaplaması, elastik modüllerinin oranı tanımlanarak bir malzemedeki kuvvetin diğer malzemeyle ilişkilendirilmesiyle basitleştirilir.

Elastik modül oranı, malzemenin bir bölümünü diğerinin eşdeğer bölümüne dönüştürerek genel yapısal davranışa katkısını ayarlar. Elastik modüllerin oranı dönüştürülmüş bölümün geometrisini önemli ölçüde etkiler. Oran birden büyük olduğunda, daha yüksek modüle sahip malzeme, dönüştürülmüş kesitte etkili bir şekilde daha geniş görünür ve bu da daha fazla sertliğin göstergesidir. Tersine, oran birden azsa malzeme daha dar görünür ve bu da daha düşük sertlik anlamına gelir. Bu dönüşüm, nötr eksen konumunun ve atalet momentinin hesaplanması için kritik öneme sahiptir ve kompozit kirişlerdeki bükülme gerilmelerinin ve sapmaların belirlenmesi, böylece çeşitli yükleme koşulları altında yapısal bütünlüğün sağlanması için gereklidir.