FBE- Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 52
-
ÖgeNanoteknolojide eğri eksenli çubukların düzlem içi davranışları için bir sonlu eleman formülasyonu(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2018-06-04)Nanoteknoloji, özellikle son yıllarda hayatımızın her alanında kendine yer bulmaktadır. Bu araştırma alanının gelişmesi sayesinde, geleneksel malzemelere kıyasla fiziksel, kimyasal ve elektriksel yönlerden daha üstün davranış gösteren malzemeler geliştirilmiştir. En iyi bilinen örnekleri karbon nanotüp ve grafen levha olan bu üstün nitelikli malzemelerin mekanik özelliklerinin tespitine ve bu malzemelerden yapılan mühendislik yapılarının tasarımına günümüzde sıklıkla ihtiyaç duyulmaktadır. Bu sebeple, malzemelerin ve yapıların nano ölçekte davranışlarını inceleyen nanomekanik adı verilen bir çalışma alanı ortaya çıkmıştır. Mühendislik yapılarının tasarımında ve modellenmesinde sıklıkla kullanılan yapısal elemanlardan olan çubuklar, nano ölçekteki yapılarda da kullanılmaktadır ve nanomekaniğin ana inceleme konularından birini oluşturmaktadırlar. Ana olarak makina mühendisliğinin uygulama sahasına giren bu yapıların mühendisler tarafından statik ve dinamik analizinin yapılması önem arz etmektedir. Genellikle klasik (yerel) elastisite teorisinin kullanıldığı çalışmalarda, atomlar arasındaki boşlukların etkilerinin ihmal edilebilecek kadar az olduğu kabul edilmektedir. Ancak, çalışma ölçeğinin nanometre mertebelerine inmesiyle, bu boşlukların etkisi artık göz ardı edilemeyecek seviyelere çıkmaktadır. Böyle durumlarda, boşlukların etkisini ihmal eden klasik (yerel) elastisite teorisinin yerine yerel olmayan elastisite teorisinin kullanılması daha doğru sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, eksenel uzama, kayma deformasyonu ve dönme eylemsizliği etkilerini dikkate alan eğri eksenli Timoshenko nanoçubuklarının, düzlem içi statik ve dinamik davranışlarının analizi için yerel olmayan elastisite teorisi kullanılarak elde edilmiş kesin analitik çözümlere dayalı bir sonlu eleman formülasyonu geliştirilmiştir. Yukarıda değinilen kapsamıyla bir ilk olma özelliği taşıyan bu formülasyonda, yerel olmayan elastisite teorisi ile elde edilmiş kesin analitik çözümlerinden hareketle katılık (rijitlik) ve kütle matrisleri elde edilmiştir. Geliştirilen sonlu eleman formülasyonundan elde edilen sonuçlar, literatürdeki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda, birinci bölüm, nanoçubukların günümüz mühendislik bilimi içerisindeki yerine ve uygulama alanlarına dair bilgileri, gerçekleştirilen tezin amacını ve kapsamını içermektedir. İkinci bölümde, nispeten yakın bir geçmişe sahip olan nanoçubuklar hakkında bir literatür araştırması sunmaktadır. Literatür araştırması, nanoçubukların statik ve dinamik davranışlarını yerel olmayan elastisite teorisi ile inceleyen çalışmalar kapsamıyla sınırlı tutulmuştur. Gerçekteştirilen literatür araştırması, analitik ve sonlu eleman yaklaşımları olmak üzere iki alt grup olarak sunulmuştur. Üçüncü bölümde, bu çalışmaya temel teşkil eden, nanoçubukları yerel olmayan elastisite teorisi perspektifiyle inceleyen analitik yaklaşıma yer verilmiştir. Bu bölümde, yerel ve yerel olmayan elastisite teorileri arasındaki ilişkilere, varsayımlara ve kesin analitik çözümü elde etmek için başlangıç değerleri yönteminin kullanımına değinilmiştir. Bu bölümde açık ifadeleri verilen yer değiştirme alanları, bir sonraki bölümde şekil fonksiyonları olarak kullanılmıştır. Dördüncü bölüm, şekil fonksiyonu olarak kesin analitik çözümleri kullanan bir sonlu eleman formülasyonu sunmaktadır. Bu bölümde, rijitlik matrisi, ilk olarak literatürde "direkt metot (direct method)" olarak geçen yöntemle formüle edilmiştir. Ardından, kütle matrisi, dönme eylemsizliğinin göz önünde bulundurulduğu durum için formüle edilmiştir. Son olarak, elde edilmiş rijitlik ve kütle matrislerinin, Hamilton Prensibi olarak adlandırılan varyasyonel yaklaşımla da elde edilebileceği gösterilmiştir. Beşinci bölümde, geliştirilen sonlu eleman formülasyonu, sayısal örneklerle doğrulanmıştır. Literatürdeki statik ve dinamik örnekleri içeren bu bölümde, sonlu eleman yaklaşımıyla elde edilen sonuçlar, analitik ve sayısal çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Altıncı bölümde genel bir değerlendirme yapılmış ve gelecek çalışmalar için çeşitli önerilerde bulunulmuştur. Yapılan bu çalışmanın, eğri eksenli nanoçubuklar ile ilgili yapılacak çalışmaların gelişmesine katkı sağlayacağına ve önerdiği formülasyon sayesinde bu çubukların statik ve dinamik davranışının incelenmesini içeren tasarım süresinin kısaltılmasına önemli ölçüde yardımcı olacağı düşünülmektedir.
-
ÖgeBir ankastre bulaşık makinesinin düşme testinin modellenmesi ve analizi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Beyaz eşya sektöründe, ürünlerin depolanması ve nakliyesi süreçlerinde çarpma ve düşme sonucu hasar görmeleri önemli bir maliyete neden olmaktadır. Düşme ve çarpma gibi olumsuz senaryoların yaşanması neticesinde ürünlerin tamir edilmesi veya kullanılmaz hale gelmesi olasıdır. Ürünlerin üretim hattından çıkıp müşteriye ulaşıncaya kadar birçok taşıma aracına yüklenilip indirilmesi, düşme ve çarpma risklerine neden olmaktadır. Bu nedenle ürünlerde meydana gelebilecek olası hasarları önlemek için, beyaz eşyalar koruyucu paketleme malzemeleri ile muhafaza edilmektedir. Paketleme malzemesi olarak basma durumundaki enerji yutumlama özellikleri yüksek, polimer köpük malzemeler tercih edilmektedir. Ürünün düşme ve çarpması sonucunda, paketleme malzemesinin yeterli performansı gösterip göstermediğinin belirlenmesi amacıyla, fabrika ortamında fiziksel düşme testleri yapılmaktadır. Fabrika ortamında yapılan bu fiziksel düşme testleri önemli bir maliyet ve zaman kaybına neden olmaktadır. Fiziksel düşme testlerinde ortaya çıkan bu maliyet ve zaman kaybı, endüstride çalışmakta olan mühendislerin alternatif metotlar araştırmalarına neden olmuştur. Günümüzde gelişen ve hala büyük bir hızla gelişmekte olan bilgisayar teknolojisi ile birlikte, bilgisayar destekli mühendislik araçları kullanılarak gerçekleştirilen çalışmaların önemi artmıştır. Endüstride de kullanımı oldukça yaygın olan bu bilgisayar destekli mühendislik araçlarından biri de sonlu elemanlar yazılımlarıdır. Sonlu elemanlar yazılımları ile karmaşık mühendislik problemleri basitleştirilerek, kabul edilebilir bir yaklaşım ile sayısal olarak çözümlenebilmektedir. Tasarım süreci ile birlikte eş zamanlı olarak kullanılan sonlu eleman yazılımları, optimum tasarımın en kısa sürede gerçekleştirilebilmesini sağlamaktadır. Geliştirilen mühendislik yazılımları kullanılarak gerçekleştirilen simülasyonlarla, endüstride yapılan çalışmalarda daha hızlı ve etkin sonuçlara ulaşılmaktadır. Sonlu eleman yazılımları kullanılarak yapılan çalışmaların güvenilirliği, kurulan sonlu elemanlar modeli ve malzeme özelliklerinin doğru bir biçimde modellenmesi ile mümkün olmaktadır. Bu nedenle beyaz eşyalarda uygulanan düşme testi simülasyonlarında enerji yutumlayıcı paketleme malzemelerinin malzeme özelliklerinin doğru bir biçimde modellenmesi gerekmektedir. Beyaz eşya sektöründe paketleme malzemesi olarak çoğunlukla genleştirilmiş polistren tercih edilmektedir. Endüstride strafor veya polimer köpük olarak da adlandırılan genleştirilmiş polistren, petrolden elde edilen ve basma durumunda enerji yutumlama özelliği yüksek bir malzemedir. Paketleme performansının artırılması ve optimum paketleme yapılması strafor malzemenin mekanik özelliklerinin bilinmesi ile mümkün olmaktadır. Paketleme performansının artırılması ile ürünler darbelere karşı daha korunaklı hale getirilebilir. Ürünlerin nakliye esnasında düşme ve darbe sonucu hasar görmeleri engellenerek, ekonomik kayıplar önlenebilmektedir. Bu çalışma kapsamında ankastre bulaşık makinasının düşme testi analizleri ve fiziksel düşme testleri yapılmıştır. Ankastre bulaşık makinasının kütlesi dikkate alınarak, Arçelik A.Ş. bünyesinde yer alan standartlar incelendiğinde, makinanın 25 cm yükseklikten düşme durumunda hasar almaması gerekmektedir. Standartta belirtilen durumda makine, 25 cm'den düz ve kenarları üzerine 10o açılı olarak düşürülmektedir. Henüz prototip aşamasında bulunan bu ürünün üretim onayı alması için bu testlerden hasarsız olarak geçmesi gerekmektedir. Ayrıca, çalışma kapsamında zorlayıcı koşul olarak makinanın 40 cm yükseklikten düşme testleri de yapılmıştır. Sonlu elemanlar analizleri yapılarak gerçekleştirilen düşme analizleri ele alındığında literatürde strafor malzemesinin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özellikleri araştırılmıştır. Fakat literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde Arçelik A.Ş. bünyesinde kullanılan strafor malzemelere ait özellikler bulunmamaktadır. Bu nedenle öncül bir çalışma olarak öncelikle beyaz eşya sektöründeki uygulamalarda kullanılmakta olan strafora ait mekanik özelliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Literatürde polimer köpük malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi ile ilgili yapılan çalışmalardan strafor malzemesinin mekanik özelliklerini etkileyen parametreler ve mekanik özelliklerin belirmesi için yapılan test çalışmaları elde edilmiştir. Polimer köpük malzemelerin mekanik özellikleri yoğunluk, gerinim hızı ve ortam sıcaklığına bağlı olarak değişmektedir. Düşme testlerinde strafor malzemenin yüksek gerinim hızlarında deformasyona uğradığı bilindiğinden, bu hızlardaki mekanik özelliklerin bilinmesi gerekmektedir. Ülkemizde polimer köpük malzemelerin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özelliklerini belirlemek için uygun test cihazlarına sahip araştırma merkezleri ve üniversiteler bulunmaktadır. Fakat bu araştırma merkezlerinde yer alan test cihazlarının köpük numunelerin test edilmesi için uygun vurucu kafaya sahip olmaması nedeniyle straforun mekanik özelliklerinin belirlenmesi için basit düşme testi düzeneği tasarlanmıştır. Basit düşme testi düzeneğinde 25 cm, 40 cm ve 70 cm yükseklikten serbest düşmeye bırakılan kütlenin, strafor numunesine çarpması sağlanarak, çarpma anındaki veriler toplanmıştır. Düşme testi düzeneğine ivmeölçer, kuvvet ve lazer deplasman sensörleri yerleştirilmiştir. Kurulan düşme testi düzeneği ile 20, 24, 26 ve 30 kg/m3 yoğunluklarda, 50x50x50 mm3 boyutlarındaki strafor numunelerinin yüksek gerinim hızlarındaki mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca gerinim hızının malzemelerin mekanik özelliklerine olan etkisini belirlemek için Zwick standart çekme testi cihazı ile de testler yapılmıştır. Zwick test cihazı ile yapılan testler 200 mm/dak, 500 mm/dak ve 1000 mm/dak düşük yükleme hızlarında gerçekleştirilmiştir. Daha sonra aynı yoğunluktaki numuneler için düşük ve yüksek hızlardaki mekanik özellikler karşılaştırılmıştır. Ankastre bulaşık makinasında paketleme malzemesi olarak 20 kg/m3 yoğunluktaki strafor malzeme kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında sonlu eleman paket programı olarak kullanılan Hyperworks programı içerisinde, straforun modellenmesi için kullanılabilecek olası malzeme kartları araştırılmıştır. Straforun modellenmesi için Visko-Elasto-Plastik malzeme kartı kullanılmıştır. Hyperworks programı içerisinde yer alan Radioss eksplisit çözücüsü kullanılarak düşme test düzeneğinin analizleri yapılmıştır. Buradan elde edilen sonuçlar incelendiğinde strafora ait deneysel veriler ile sonlu elemanlar analiz sonuçlarının uyumlu olduğu görülmüştür. Straforun malzeme modeli oluşturulduktan sonra ankastre bulaşık makinasının düşme analizi için sonlu elemanlar modeli kurulmuştur. Ardından ankastre bulaşık makinasında yer alan komponentlerin malzeme özellikleri tanımlanmıştır. Hyperworks programı içerisinde bulunan Radioss çözücüsüne ait malzeme kartları incelenmiştir. Buna göre ankastre bulaşık makinasında yer alan sac parçalar için Johnson-Cook malzeme kartı kullanılmıştır. Öte yandan bulaşık makinasında yer alan plastik komponentler için ise elasto-plastik malzeme kartı kullanılmıştır. Son olarak bulaşık makinasında yer alan ve düşme anında kütlesel özelliklerinden dolayı atalet kuvvetlerine neden olan motor, kompresör ve evaporatör için elastik malzeme kartı kullanılmıştır. Bu komponentlerin sadece kütlesel olarak modellenmesi sağlanmıştır. Ankastre bulaşık makinasının sonlu elemanlar modeli kurulduktan sonra, standartta belirtilen 25 cm ve zorlayıcı koşul olarak belirlenen 40 cm yükseklikten düşme analizleri yapılmıştır. Makinanın 25 cm yükseklikten düşmesi sonucu herhangi bir hasar riski görülmemiştir. Fakat 40 cm yükseklikten düşme durumlarında makinanın alt kısmında yer alan şasinin kompresör bağlantı bölgesinde plastik deformasyonlar görülmektedir. Son olarak makinanın Ankara Bulaşık Makinası İşletmesi'nde bulunan düşme testi düzeneği ile fiziksel düşme testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma henüz prototip aşamasında olduğundan dolayı testler aynı makina kullanılarak yapılmıştır. Gerçek durumdaki fiziksel düşme testlerinde, her bir senaryo için farklı makina kullanılmaktadır. Bu durumda da test maliyeti artmaktadır. Yapılan testlerde her bir düşme senaryosunun ardından paketleme malzemesi çıkarılarak makinanın hasar durumu incelenmiştir. Ayrıca her testten önce makina kullanılmamış paketleme malzemesi ile kaplanarak testler yapılmıştır. Sonuçta makinanın 25 cm yükseklikten düşmesi sonucu makine üzerinde herhangi bir hasar gözlenmemiştir. Öte yandan 40 cm yükseklikten düşme sonucunda makine üzerinde yer alan komponentlerde hasar meydana gelmiştir. Fiziksel düşme test sonuçları ile analiz sonuçları uyumluluk göstermiştir.
-
ÖgeTaşıt Kapı Sızdırmazlık Profillerinin Akustik İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016)Günümüzde konfor algısının gelişmesi ve otomotiv sektöründe günden güne artan rekabet, otomobil üreticilerini gün geçtikçe daha konforlu araçlar yapmaya zorlamaktadır. Bu doğrultuda, otomobilde sürücü ve yolcu konforunun tesisinde titreşim ve akustik çalışmaları önemli yer tutmaktadır. Bu çalışmanın konusu olan araç kapı sızdırmazlık profilleri, kabinin toza, suya veya ısıya karşı sızdırmazlığının sağlanmasının yanında, özellikle aracın yüksek hızlarında temel gürültü kaynağı olan akış kaynaklı gürültünün ve motor, egzoz gürültüsü vb. hava kaynaklı gürültünün kabin içerisine ulaşmasını engelleyen kauçuk esaslı malzemelerden imal edilen elemanlardır. Araç kapı sızdırmazlık profillerinin tasarım kriterleri, kabin sızdırmazlığının sağlanması, kapı kapama eforunun düşük olması ve yüksek akustik performanstır. Sızdırmazlık profili üreticileri, kabin sızdırmazlığı ve kapı kapanma eforunu, ana sanayinin istekleri doğrultusunda hali hazırda çalışmaktadır. Akustik konusu ise sızdırmazlık profili üreticileri için yeni bir çalışma alanıdır. Araç kapı sızdırmazlık profillerinin akustik performansı, sızdırmazlık profilinin ekleme kaybı ile değerlendirilebilir. Tüm sızdırmazlık profillerinin araç üzerinde takılı olduğu durum ile olmadığı durum arasında yapılan ses basıncı ölçümleri arasındaki fark, profillerin ekleme kaybını vermektedir. Yine sızdırmazlık profilinin incelenecek kısmı iki oda arasına yerleştirilerek, ses iletim kaybı veya gürültü azaltımı ölçülebilir. Sızdırmazlık profilinin üretimini gerektiren, bahsedilen deneysel ölçümlerden ziyade, sayısal akustik analizler ile henüz tasarım aşamasındayken sızdırmazlık profillerinin akustik performansı değerlendirilerek, gerekli tasarım önlemleri alınabilir. Temel olarak altı bölümden oluşan bu tez çalışmasında, sızdırmazlık profillerinin akustik performansının sayısal analizler ile değerlendirilmesi, bu analizler için gerekli profil malzemelerinin yapısal özelliklerinin tespit edilmesi ve analiz altyapısının oluşturulması, sızdırmazlık profillerinin akustik performansının ölçümü ve analiz sonuçları ile karşılaştırılması, akustik tasarım kriterlerinin parametrik analizler ile çalışılarak örnek bir profil geometrisi için profilin akustik performansının iyileştirilmesi yapılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, problemin tanımı, literatür araştırması, tezin kapsamı ve ulaşılması beklenen hedeflere yer verilmektedir. İkinci bölümde ise akustik teorisi, akustik ortam - yapı etkileşimi ve sesin yapılar üzerinden iletiminin temelleri anlatılmaktadır. Çalışmanın üçüncü bölümü, sızdırmazlık profillerinde kullanılan kauçuk esaslı visko-elastik malzemelerin, dinamik analizler için gerekli olan yapısal özelliklerinin belirlenmesine adanmıştır. Çalışma kapsamında profil malzemelerinin, frekansa bağlı olarak değişen dinamik elastisite modülünün ses iletim kaybına etkisi değerlendirilerek, ortalama bir elastisite modülü ve sönüm oranı kullanılmıştır. Bu özelliklerin tespiti içinse hem ses iletim kaybı ölçümlerinden hem de ses iletim kaybı analizlerinden yararlanılmıştır. Böylelikle, akustik incelemelerde kullanılacak visko-elastik malzemelerin elastisite modüllerinin belirlenmesi için yine akustik ölçümler ile doğrulanmış, tersine mühendislik bakış açısı ile geliştirilmiş yöntem ortaya koyulmuştur. Dinamik elastisite modülünün kullanımı tartışılmıştır. Çalışmanın dördüncü bölümü sayısal akustik analizlerin detaylı olarak anlatıldığı, hem düzlem dalga tahriği altında malzeme özelliklerinin tespiti için hem de dağınık ses alanı altında profil ses iletim kaybının değerlendirilmesi için analiz girdilerinin oluşturulduğu bölümdür. Bu bölüm kapsamında, düzlem dalga tahriği altında tek dairesel plak ve çift dairesel plak modelleri için, dağınık ses alanı altında ise basit bir sızdırmazlık profili için malzeme ve geometri bazlı parametrik analizler yapılmış, elde edilen sonuçlar doğrultusunda hali hazırda kullanılmakta olan bir sızdırmazlık profilinin akustik performansı iyileştirilmiştir. Yine bu bölüm altında sayısal analizler ile deneysel çalışmaların sonuçları karşılaştırılmıştır. Beşinci bölümde, sızdırmazlık profilleri ve malzemelerinin ses iletim kaybı ve gürültü azaltımını ölçmek için yapılan deneysel çalışmalar anlatılmaktadır. Çalışmanın son bölümünde ise tez çalışmasının sonuçları değerlendirilmiş, ileride bu çalışmanın üzerine yapılabilecek çalışmalar ve öneriler sunulmuştur.
-
ÖgeKlasik Ve Alternatif Titreşim Yutucuların İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Günümüzde kullanılan makinalarda ve büyük mimarı yapı sistemlerinde karşılaşılan en önemli problemlerden biri istenmeyen titreşimlerdir. Oluşan titreşimler nedeniyle, makinalar gürültülü çalışmakta, çevresine ve makinanın kendisine ciddi zararlar verebilmektedir. Bu titreşimlerin binalar, köprüler ve kuleler gibi büyük yapılarda meydana gelmesi can ve mal kaybına neden olabilmektedir. Bu tarz istenmeyen titreşimlerden uzak durmak için, tasarlanan makinaların ve yapıların maruz kalacağı olası titreşimler incelenerek tasarım aşamasında önlemler alınmaktadır. Böylece sistemlerde oluşabilecek titreşimler engellenmekte ya da kabul edilebilir seviyelere düşürülebilmektedir. Fakat sistemler üzerinde öngörülemeyen nedenlerle ya da ilk tasarımın iyi yapılamaması sonucu istenmeyen titreşimler oluşabilmektedir. Bu titreşimleri engellemek için sistemler üzerinde değişim yapılamaması ya da yapılacak değişimlerin yüksek maliyetli olması, sistemlere sonradan eklenebilen Dinamik Titreşim Yutucusu (DTY) uygulamalarının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. DTY, diğer bir deyişle dinamik kütle damperi, dar bir frekans bandında oluşan titreşimleri yok eden ya da azaltan, en basit şekliyle kütle-yay sisteminden oluşan tek serbestlik dereceli bir sistemdir. Daha önceleri kütle-yay sisteminden oluşan DTY'ler, ilerleyen teknoloji ile birlikte kütle-kirişten oluşan DTY sistemleri olarak da tasarlanmış ve birçok alanda kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde bu sistemler daha ileriye götürülerek sıvı hazneli ve manyetik alan etkili sistemler gibi yeni şekillerde tasarlanmaktadır. Bu tez kapsamında, DTY uygulamaları ve DTY olabilecek yeni sistemler hakkında literatürdeki bilgiler, patentler ve ticari uygulamalar incelenmiş, sonrasında ise seçilen üç sistemin etkinliği deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda; en yaygın kullanılan kütle-yay sistemi olan DTY, 800 ve 1200 rpm'lerde harmonik titreşim yaptırılan bir çamaşır makinası modeli üzerinde incelenmiş ve etkinliği deneysel yöntemler ile belirlenmiştir. Yüksek frekanslarda kütle-yay DTY sisteminde oluşan gürültü ve yay bağlantı noktalarının yüksek frekanslarda maruz kaldığı kuvvet doğrultusunda zarar görebilecek olması, farklı DTY sistemlerine yönelmeye sebep olmaktadır. Bu tezde, geleneksel DTY sistemindeki yayın oluşturduğu mekanik etkilerden uzak durmak adına, yay görevi görebilecek ve üzerinde enerji depolayacak alternatif sistemler araştırılmıştır. Araştırma sonucunda kütle-yay sistemli DTY'ye alternatif olarak sıvılı DTY, manyetik DTY, gazlı DTY gibi sistemlerin tasarlandığı belirlenmiştir. Dolayısı ile bu tez kapsamında manyetik DTY ve gazlı DTY sistemlerinin teorik ve deneysel olarak incelenmesine karar verilmiştir. Mıknatısların aynı yükle yüklü kutuplarının birbirlerini itme kuvvetlerinin ve sıkıştırılan gazların sıkıştırılma yönünün tersine uyguladığı basınç kuvvetlerinin, yay kuvvetleri gibi modellenmesi amaçlanmıştır. Mıknatısların itme kuvvetleri ve gazların sıkıştırıldıklarında oluşan basınç kuvvetleri teorik olarak hesaplanmıştır. Bu iki sistemde oluşan kuvvetler, yer değiştirmenin lineer olmayan fonksiyonları şeklindedir. Lineer olmayan kuvvetleri içeren sistemden elde edilen yay direngenlik katsayısının da sabit olmayacağı aşikârdır. Bu tezde, deplasmana bağımlı yay katsayısına sahip olan sistemin belli bir harmonik titreşim yapması durumunda oluşacak eşdeğer yay katsayısı, Harmonik Denge Metodu ile belirlenmiştir. Bu işlem için Fourier dönüşümü (Fast Fourier Transform, FFT) kullanılarak yapılmıştır. İlk çalışmalar Manyetik Dinamik Titreşim Yutucu (MDTY) üzerine yapılmıştır. MDTY sisteminin eşdeğer yay katsayıları mıknatıslar arasındaki mesafenin ve MDTY kütlesinin deplasman genliklerinin fonksiyonu olarak hesaplanmıştır. Daha sonra bulunan eşdeğer yay katsayıları kullanılarak MDTY'nin doğal frekans değerleri hesaplanmıştır. Hesaplanan sonuçlara göre deplasman genlikleri arttıkça, doğal frekans değerinin arttığı; mıknatıslar arasındaki mesafenin artmasıyla ise doğal frekans değerlerinin düştüğü görülmüştür. Bu bilgiler kullanılarak öncelikle MDTY sisteminin kendisi üzerinde hem deneysel ölçümler, hem de teorik hesaplar yapılmış, MDTY sisteminin doğal frekans değerleri deneysel yöntemlerle bulunmuş ve teorik hesaplar ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda, yapılan teorik hesapların doğru olduğu görülmüş ve MDTY sisteminin uygulanmaya hazır olduğuna karar verilmiştir. Daha sonra MDTY sistemi, bir ucu ankastre diğer ucu serbest olan bir çubuk üzerinde, çubuğun 1. doğal frekansına ayarlanmıştır. Çubuğun, MDTY kullanılmadan ve MDTY kullanılarak, deneysel yöntemler ile Frekans Tepki Fonksiyonları (FTF) bulunarak karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda MDTY'nin etkin bir şekilde çalıştığı görülmüş ve çubuğun doğal frekans değerinde beklenen etkiyi sağladığı gözlemlenmiştir. MDTY sisteminden sonra Gaz DTY sistemi üzerinde çalışmalar yapılmıştır. MDTY sisteminde olduğu gibi Gaz DTY sisteminde de öncelikle Gaz DTY içerisinde bulunan havanın eşdeğer yay katsayısı hesaplanmıştır. Literatürde bulunan gaz teorileri kullanılarak hesaplanan kuvvetler sonucu sistemin eşdeğer katsayısının ve buradan bulunan doğal frekans değerinin, MDTY sisteminde olduğu gibi yutucu kütlesinin yapmış olduğu deplasman genlikleri arttıkça artmakta olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu sistemde kullanılan silindir haznenin eksenel uzunluğunun artması ile doğal frekans değerlerinin azaldığı saptanmıştır. Daha sonraki çalışmalarda, Gaz DTY sisteminin doğal frekans değerlerinin deneysel çalışmalar ile doğrulanması yoluna gidilmiştir. Gaz DTY tasarlanırken, sistem kapalı bir hazne ve bu hazne içerisinde, hazneyi 2 eşit bölmeye ayıran bir yutucu kütlesi şeklinde tasarlanmıştır. Bu tasarımda yutucu kütlesi hazne içerisinde, eksenel yönde, hareket edebilmekte ve haznede oluşan 2 bölme arasında hava geçişini engelleyecek şekilde sızdırmazlık sağlamaktadır. Sızdırmazlığın çok önemli olduğu bu sistemde, sistem tamamen kapalı iken yutucu kütlesi üzerinden ölçüm alınamamıştır. Bu nedenle Gaz DTY sistemi 2 kütle ve 1 yaydan oluşan sistem olarak da modellenmiş ve yay katsayısı olarak teorik hesaplarda bulunan eşdeğer yay katsayısı kullanılmıştır. Bu şekilde hesaplanan doğal frekans değeri ile hazne üzerinden alınan ölçümler karşılaştırılmıştır ve teorik hesapların doğruluğu incelenmiş, deneysel ve teorik sonuçlar arasında, kuru sürtünme ve yağlama nedeniyle, bir miktar farklılık görülmüştür. Deneysel veriler kullanılarak Gaz DTY'deki viskoz sönüm oranı hesaplanmış ve %5 mertebelerinde olduğu belirlenmiştir. Daha sonra gaz DTY sistemi, MDTY sisteminde olduğu gibi, bir ucu ankastre diğer ucu serbest olan bir çubuk üzerinde, çubuğun 2. eğilme titreşim moduna ayarlanmıştır. Çubuğun, gaz DTY kullanılmadan ve gaz DTY kullanılarak, deneysel yöntemler ile elde edilen FTF'leri karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda gaz DTY'nin etkin bir şekilde çalıştığı görülmüş, çubuğun söz konusu doğal frekansında hem frekans ayrışması yaratmış, hem de ilgili titreşim modlarına önemli oranda sönüm sağladığı belirlenmiştir. Bu tez kapsamında geleneksel, manyetik ve gazlı DTY'lerin etkinliği incelenmiştir. İncelenen manyetik ve gaz sistemlerinin, geleneksek DTY'ler yerine kullanılabileceği görülmüştür. İncelenen bu sistemler yüksek frekanslarda etkin ve gürültüsüz çalışacak şekilde tasarlanabilir. Ayrıca, bu sistemler aktif kontrol sistemleri için de avantajlar sunmaktadır.
-
ÖgeKemik Gözenekliliğindeki Değişimin Dinamik Karakteristikler Üzerindeki Etkisinin In Vitro İncelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015)Makine Mühendisliği disiplininde kullanılagelen modal analiz, cisimlerin mekanik davranışlarını anlamada etkili bir analiz yöntemidir. Burada önerilecek çalışmada hedeflenen, osseointegrasyon vb. süreçlerde de devrede olan remodelleme sonucu oluşan mineral yoğunluk artışının mekanik özelliklere olan etkisinin in vitro ortaya konmasıdır. Bu amaçla, kemik yapısal bütünlüğü arttıkça kemiğin dinamik karakteristiklerindeki değişim gözlemlenmiştir. Bu amaçla, deneysel gerçeklenmesi kolay olması dolayısıyla, uzun kemikler üzerinden araştırma gerçekleştirilmiştir. Deneyde, kemik mineral yoğunluğunu taklit etmek amacıyla, epoksi ve PMMA kullanılmıştır. Bu iki tip polimer, medular kanala monomer formda yerleştirilecektir. Meydana gelen jelleşme, kürleşme, ısınma ve akabinde soğuma ile meydana gelecek malzeme özelliklerindeki değişim, kemiğin malzeme özelliklerinde de değişime sebep olmuş ve bu sayede biyolojik olarak meydana gelen olay, in vitro olarak taklit edilip gözlemlenmiştir.