FBE- Savunma Teknolojileri Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/175
Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, sadece yüksek lisans düzeyinde eğitim vermektedir. Araştırma Konuları : İnsansız Hava Aracı Teknolojileri, Kompozite Malzemeler, Seramik Malzemeler, Rotorlu Araç Teknolojileri, Savunma Amaçlı Bulanık Mantık Programlama, Aerodinamik, Mikro Uydu Tasarımı, Elektromekanik Sistemler, Strateji Geliştirme Teknolojileri, Yapay Zeka Uygulamaları, Zırh Teknolojileri

Gözat

Konu "Aeroelastikiyet" ile FBE- Savunma Teknolojileri Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Aeroelastic analysis of 2 dof typical airfoil section modeled with shape memory alloy springs
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Dağlı, Osman ; Kaya, Metin Orhan ; 634690 ; Savunma Teknolojisi ; Defence Technology
    Son yıllarda, havacılık, savunma ve ileri imalat sanayileri için yüksek performanslı yapısal ve mekanik sistemlere olan güçlü talep, ileri malzemelerin gelişimini teşvik etmiştir. Genel olarak, klasik malzemeler, çevre ortamdaki değişikliklere cevap veremedikleri ve edimsel olarak tasarlanmadıkları hizmet koşullarında çalışamayacakları anlamında pasiftir. Bu nedenle, değişken çalışma koşulları tüm pratik uygulamalarda ortaya çıkabileceğinden, elastodinamik tepkisi geniş bir hizmet yelpazesi altında gerçek zamanlı olarak en uygun şekilde uyarlanabilen ileri aktif malzemelerin gelişimine önemli bir ihtiyaç vardır. Örneğin, akıllı malzemeler ve yapılar hem piezoelektrik malzemeler ve şekil hafızalı alaşımlar (ŞHA) tarafından sunulan güçlü özelliklerden hem de algılama özelliklerinden faydalanır. Şekil hafızalı alaşımlar, başlangıçta uygun termomekanik koşullar altında şekli bozulursa veya şekillendirilirlerse, daha yüksek bir sıcaklığa ısıtıldıktan sonra başlangıç şekilleri geri kazanılabilir. Alaşım malzemesi özelliklerine ve dış koşullara bağlı olarak, şekil geri kazanımı iki şekilde gerçekleşebilir:\\ - Malzeme düşük sıcaklıkta şekli bozulursa, ayırt edici bir sıcaklığın üzerine ısıtılarak başlangıç şekli geri kazanılabilir. Bu özellik şekil hafızası etkisi (ŞHE) olarak bilinir;\\ - Malzeme yüksek sıcaklıkta şekli bozulursa, uygulanan yük kaldırılarak başlangıç şekli geri kazanılabilir. Bu özellik süperelastisite olarak bilinir.\\ Şekil hafızalı alaşımlar ayrıca martensitik durumda ve iki fazlı durumda yüksek bir sönümleme yetisine sahiptir. Mekanik enerjinin ısıya dönüşümünü içeren sönümleme yetisi, sadece şekil hafızalı alaşımlara özgü ayırt edici bir davranış değildir. Tüm malzemeler bu özelliği sergiler. Fakat, ŞHAlar standart malzemelerinkinden daha büyük bir sönümleme yetisi sergilerler. Süperelastik yükleme ve boşaltma arasındaki gerilim histerezisinin bir sonucu olarak fazla enerji sönümlenir. Aeroelastisite; bir çalışma konusu olarak, aerodinamik kuvvetler ile elastik bir yapının tepki kuvvetleri arasındaki etkileşimleri açıklar. Aerodinamik kuvvetler elastik bir yapının şeklini bozar ve yapının şekil değişimi, üzerine etkiyen aerodinamik kuvvetlerin doğasını değiştirir. Dinamik bir sistemde, bu kuvvetler birbirlerini geri besleyebilir ve bazen karmaşık ve tahmin edilmesi zor tepkilere neden olabilir. Belirli koşullar altında, dinamik sistemin geri besleme yapısı, çırpınma (flutter) gibi yapıda fiziksel hasara sebep olan kararsızlıklara yol açabilir. Aeroelastisite alanında, en tehlikeli fiziksel olgu olan çırpınma, aerodinamik, yapısal ve atalet kuvvetlerinin etkileşime girdiği ve gittikçe artarak bir kanat yapısının kontrolden çıkmasına neden olan dinamik bir kararsızlıkdır. Bu olgu, yıkıcı yapısal arızalara ve uçaklarda şiddetli hasarlara neden olur. ŞHAlar, şekil değişimlerinin faydalı seviyeye kadar geri kazanımına sahip özel malzemelerdir. Temel olarak, ŞHAlar, bazı yüklemelerden kaynaklanan bozulmuş şeklini başlangıç durumuna geri getirebilir. Bu özellik, enerji dağılımı ve pasif titreşim kontrolü sağlar. Bu bağlamda, kanatlarda oluşabilecek tehlikeli seviyedeki salınımların sönümlendirilmesinde şekil hafızalı alaşımların süperelastik özelliklerinden faydalanılabilir. Salınımların yaratabileceği yüksek seviyedeki enerji soğurularak çırpınma oluşumu bir miktar geciktirilebilir veya sınır çevrimli salınımlara (SÇS) dönüştürülebilir. Bu tezin temel fikri iki serbestlik dereceli iki boyutlu aeroelastik tipik kanat kesitinin yunuslama ve dalma yaylarıyla örneklenmesi, sayısal çözümlemesi, yazınla karşılaştırılması ve doğrulanmasıdır. Asıl amaç ise, şekil hafızalı alaşımın süperelastik histerezisinin bir uçak kanadı kesitinin aeroelastik davranışları üzerindeki etkilerini incelemektir. ŞHAlar, genellikle ŞHE ve süperelastisite olarak adlandırılan, diğer malzemelerin aksine özel doğrusal olmayan bir özellik gösterir. Bu özellik, şekil hafızalı alaşıma özel ısıl ve mekanik yükler altında, martezit fazdan östenit faza veya östenit fazdan martenzit faza doğru olan faz dönüşümünün bir sonucu olarak ortaya çıkar ve bu dönüşüm işlemi, doğrulanmış ve uygulanabilir bir örnekle tanımlanır. Bu bağlamda, ŞHAlar için kayma gerilimi ve kayma şekil değişimini içeren bir boyutlu Liang-Rogers örneği kullanılmıştır. İlk olarak, Nitinol olarak da adlandırılan Ni-Ti alaşımı, en iyi tepki, mükemmel yapısal ve işlenebilirlik özellikleri nedeniyle bu çalışmada kullanılmak üzere ŞHA malzemesi olarak seçilmiştir. Bununla birlikte, aeroelastik tipik kanat kesitindeki doğrusal yaylarla değiştirmek için Nitinol ŞHA malzemesi helisel yay olarak örneklenmiştir. ŞHA yayının, doğrusal iki serbestlik dereceli iki boyutlu aeroelastik tipik kanat kesitinin hareket denklemine dahil edilmesinin etkileri araştırılmıştır. Araştırmamızda dalma yer değiştirmesinin, yunuslama yer değiştirmesine göre etkileri küçük olup gözlemlemesi zor olacağından dolayı sadece yunuslama yayı ŞHA yayıyla değiştirilmiştir. Ayrıca, aerodinamik yükleri belirtmek amacıyla, düzensiz aerodinamik örnek kullanılmıştır. Daha sonra, elde edilen hareket denklemleri sistemi, klasik integrasyon şemaları ile çözmek ve sonuçları elde etmek için durum-uzay formunda yazılmıştır. Tüm sistemi çözmek için klasik integrasyon yöntemlerinden biri olan dördüncü dereceden Runge-Kutta yöntemi seçilmiştir. İkinci aşamada, hareket denklemi sistemleri doğrusal çelik yaylar baz alınarak çözülmüş ve sistemin doğal davranışları, doğal frekansları ve özdeğer çözümlemesi yapılarak doğrusal çırpınma hızı belirlenmiştir. Daha sonra denklemler sistemi, her iki yay için çözülmüş, doğrusal çelik yay ve ŞHA yayının cevapları karşılaştırılmıştır. Üçüncü aşamada, doğal süperelastik yani sönümleyici ve dağıtıcı özelliklerini göstermesi için gerekli olan koşullar şekil hafızalı alaşıma uygulanmıştır. Bunlar östenit faz geçişinin bittiği sabit sıcaklık ve doğrusal olmayan özelliğinin açığa çıkması için gereken kritik kayma gerilmesi büyüklüğüdür. Bu kayma gerilmesi büyüklüğüne ulaşabilmek için yunuslama yaylarına harici ön yüklemeler uygulanmıştır. Daha sonra, Ni-Ti ŞHA yayının aeroelastik sistemin çırpınma ve çırpınma sonrası davranışlarının sonuçları çözümlenmiştir. Ardından elde edilen cevapların, önceki çalışmalarla eşleşip eşleşmedikleri karşılaştırılmıştır. Çözümlerin sonuçları incelendiğinde, ŞHA yaylarının kritik kayma gerilmesine ulaşılmadığında doğrusal çelik yay gibi davrandığı ve sönümleyici ve dağıtıcı özelliklerini açığa çıkarmadığı gözlemlenmiştir. ŞHA yaylarının süperelastik histerezisinden, kararsız büyüyen salınımları bastırmak ve bazı farklı hava akış hızlarında kabul edilebilir sınır döngü salınımları (LCO) oluşturmak için verimli bir şekilde faydalanıldığı görülmüştür.