FBE- Katı Cisimlerin Mekaniği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/62
Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı altında bir lisansüstü programı olup, sadece yüksek lisans düzeyinde eğitim vermektedir.

Gözat

Başlık ile FBE- Katı Cisimlerin Mekaniği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Ağır Ticari Araç Havalı Süspansiyonunda Kullanılan Z Tipi Makas Tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-09-10) Duruş, Mahmut ; Kırkayak, Levent ; 503111506 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada, havalı süspansiyon sistemlerine entegre edilerek kullanılan Z tipi makasların yorulma ömür tespiti ve parça dayanım özelliklerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Makasın tasarım yük kriterleri belirlenmiş ve parametreler üzerinden makas merkez - göz kalınlık ve parabolik eğri hesaplamaları yapılmıştır. Taşıtın ömrüne karşılık gelen test parkuru seçilmiş, teker merkezinden kuvvet-moment ölçümleri ve makas üzerinden gerinim ölçümü yapılmıştır. Süspansiyon kinematiği ve deplasman-yük değerleri araç üzerinden özel bir platformda ölçülmüş ve hızlandırılmış yol testinde toplanan datalar bu veriler ile birleştirilerek makasa gelen yüklere dönüştürülmüştür. Toplanan yük dataları sonlu elemanlar analizinde yükleme olarak, gerinim dataları ise korelasyon için kullanılmıştır. Sonlu elemanlar sınır koşulları araçtaki duruma uyumlu şekilde basitleştirilmiş ve modele yansıtılmıştır. Sonlu elemanlar modeline uygun şekilde gerçek zamanlı bir parça test düzeneği oluşturulmuş ve seçilen farklı yükleme koşullarında parçalar test edilmiştir. Elde edilen bu parça bazlı kırılma bölgeleri ve çevrim sayıları sonucunda yorulma çarpanları bulunmuş ve malzemenin gerinim-ömür grafiğinden parçanın gerinim– ömür grafiği elde edilmiştir.Gerinim–ömür grafikleri parçanın hem sonsuz ömrünün bulunmasına hem de rig test hızlandırma çalışmalarında kullanılabilecek duruma gelmiştir. Toplanan ve araç süspansiyon kinematiğine göre dağıtılan yükler makasın yük alma bölgesi olan göz bölgesine gelen yüklere dönüştürülmüş ve yükleme dataları uygun şekilde ayıklanmıştır. Makas gözüne gelen altı eksenli kuvvetlerin etkin olan yükleme yönleri tespit edilmiş ve sonlu elemanlar modelinde makas gözünden birim yük olarak uyglanmıştır. Birim yüklü sonlu elemanlar analizi, aynı yöne karşılık gelen yol data yükleri ile eşleştirilerek hasar analizi yapılmıştır. Hasar analiz döngüsünde birim yüklü sonlu eleman modeli ve altı eksenli yol datası gerinim-çevrim eğrisine girdi olarak verilmiş ve karşılık olarak hasar sonuçlu sonlu eleman modeli çıktı olarak alınmıştır. Bu döngü sürecinde kullanılan yazılım öncelikle birim yüklü analiz sonuçlarını ayrı adımlarda almakta ve gelen yüklemeler ile eşleştirip vektörel çıktıları hesaplamaktadır ve sonrasında rainflow çevrim sayma metodu ile sınıflandırıp tanımladığınız SN eğrisi üzerinden hesaplamalar yapmaktadır. Taşıtın ömrüne karşılık gelen hızlandırılmış yol parkurundan toplanan datalar ile parça dayanım testlerinde uygulanan datalar ömür olarak karşılaştırılmış ve parçaların komponent test çevrim sayıları hesaplanabilmiştir. Validasyon sürecinde araç testi de tamamlanmıştır. Araçtan çıkan parçalarda rigde yorulmaya devam edilmiş ve araç testi sonrası kalan ömrü tahmin edilebilmiştir.Sonuç olarak, tasarımı deplasman bazlı öngörüler ile hesaplanamayan havalı süspansiyon kullanımlı Z-tipi makasların rig test ömrü belirlenmiştir.
  • Öge
    Ağır Ticari Araçların Havalı Fren Sisteminde Kullanılan Körük Bağlantı Braketi Tasarımı
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2016 -12-16) İnce, Önder ; Sünbüloğlu, Ağır ; 10116362 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışma şantiye / arazi kullanımı olan Ağır Ticari Araçlar’da çevresel etkilerden kaynaklanan fren körüğü hasarlanma riskini önlemek adına yapılmıştır. Çalışma ile fren komplesi üzerinde bulunan ve fren körüğünün bağlandığı braketin tasarımı değiştirilerek yeni braket tasarımı , parça dayanım analizi, imalatı ,yorulma testi yapılmıştır. Fren sistemi paket alanı ve çevresel parçalar ile etkileşimi göz önünde bulundurularak braketin tasarım kriterleri belirlenmiştir. Tasarım yapılırken optimizasyon ve sonlu elemanlar analizlerinden faydalanılarak tasarım süreci hızlandırılmıştır. Sonlu elemanlar sınır koşulları araç üzerindeki fiziksel şartların basitleştirilmesi ile elde edilmiş ve modele uygulanmıştır. Paket kısıtlarına göre belirlenen kütük braket üzerinde topoloji optimizasyon analizi yapılarak ham tasarım elde edilmiştir. Ham tasarım üzerinde geometrik düzenlemeler yapılmıştır. Sonrasında civata bağlantısı modele dahil edilmemiş ve dahil edilmiş olmak üzereiki farklı yapısal analiz koşturulmuştur. Civata bağlantısı modele dahil edildiğinde mevcut civataların oluşturdupu ön gerilmelerin yetersiz olduğu görülmüş ve civata bağlantı hesapları yapılarak yeni metrik ve ön gerilme değeri belirlenmiştir. Bu hesaplar ışığında civata adedi ikiden dörde çıkmıştır.Braket üzerinde civata paterni düzenlenmiş ve sonrasında sonlu elemanlar analizi tekrarlanmıştır.Son seviye braket üzerinde sonlu elemanlar analizi mesh hassasiyetini değerlendirmek adına braket için kullanılan mesh boyutları sırası ile 4mm,3mm,2mm olacak şekilde tekrarlanmıştır. Değerlendirme yapılırken kullanılmak üzere 2 mm mesh boyutuna sahip model sonucu uygun görülmüştür. Sonlu elemanlar modelinin korelasyonu ve parçanın yorulma testi için test düzeneği geliştirilmiştir.Braketin araç üzerinde mağruz kaldığı çalışma koşullarının yansıtıldığı bu düzenekte braketin kritik görünen bölgelerine straingage yapıştırılarak ölçümler alınmış ve analiz sonuçları ile karşılaştırıldığında tutarlı olduğu ön görülmüştür. Sonrasında 0,4Hz’lik frekans ile maksimum fren kuvvetine tekabül eden yük uygulanmış ve 1,3 milyon çevrim sonucunda braket üzerinde herhangi bir hasar ve çatlak başlangıcı tespit edilmemiştir. Hedeflenen çevrim başarı ile elde edilmiştir. Sonuç olarak araç testlerinin uzun sürmesi ve maliyetinin yüksek olması sebebi ile tasarlanan bu braketin valide edilmesi için laboratuar test düzeneği geliştirilmiş, strain-gage yardımı ile parça üzerinde oluşan strain değerleri elde edilerek sonlu elemanlar analiz sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve korelasyon sağlanmıştır. Sonrasında kurulan bu test düzeneğinde yorulma testi yapılmış ve parça ömrü için hedeflenen çevrim oranı sağlanmıştır.
  • Öge
    Ağır Vasıta Dizel Motorunun Termomekanik Yorulma Ömrü Analizi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-08-10) Kantürer, Şener ; Muğan, Ata ; 440233 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Otomotiv endüstrisi son yıllarda, yasal düzenlemeler ve çevresel kaygıların etkisiyle egzoz emisyonlarını azaltırken; müşteri beklentileri doğrultusunda da daha yüksek performansta ekonomik motor üretmek gibi zor ve çok boyutlu bir problemle karşı karşıyadır. Temel hedef, daha az yakıt tüketen, yüksek performanslı ve düşük egzoz emisyon değerlerine sahip yeni nesil çevreci motor üretimidir. Düşük maliyet, hafiflik ve sessiz çalışma ise diğer ön plana çıkan beklentilerdir. İç basıncın arttırılması ve dizayn değişiklikleri ile tüm bu beklentilerin büyük çoğunluğuna çözüm bulunmuştur. Ancak dizayn değişiklikleri, artan iç basınç ve çalışma sıcaklığı motorlarda start-stop çevrimi esnasında meydana gelen düşük çevrimli termomekanik yorulmayı çok daha fazla dikkat edilmesi gereken bir sorun haline getirmiştir. Halihazırda silindir kafası ve bloğu için kullanılan gri dökme demir genel beklentileri sağlamakta yetersiz kalmakta yeni malzemelerin kullanımı/geliştirilmesi gerekmektedir. Malzeme problemi, vermiküler dökme demir (CGI, ör. GJV450) ve alüminyum alaşımlarının (ör. Al319-T7B) motor blokları ve silindir kafalarında kullanılmasıyla çözülmeye başlamıştır. Alüminyum alaşımları gri dökme demire oranla çok daha düşük bir yoğunluğa sahipken vermiküler dökme demir daha iyi mekanik özellikleri sayesinde daha az miktarda (ince kesitte) kullanılarak aynı hatta daha iyi performans sağlamaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmada silindir kafasının ömür hesabının yapılması için mekanik ve termal etkiler gerçekçi bir şekilde modellenmiştir. Bilgisayar destekli mühendislik teknolojileri kullanılarak başta silindir kafası ve motor bloğu parçalarının mekanik ve termal yükler altındaki davranışı göz önüne alınarak numerik modeller ve geliştirmeler kullanılmıştır. Bu bilgisayar destekli mühendislij metodolojisi, 1-boyutlu ve 3-boyutlu analitik araçlar kullanılarak motor içi akışkanın modellenmesini ve motor parçalarının yapısal olarak modollenmesini içeriyor. Motor geliştirme projeleri genelde sıfırdan bir geliştirme projesinden ziyade, projelerin devamında yapılan dizayn ve doğrulama prosesi önce yapılmış hesaplara ve varsayımlara dayanır. Hesaplamalar, gerçekleşecek değişiklikleri içerirler. Bu yüzdendir ki, dizayn gereksinimleri uygulamadan uygulamaya ve kalibrasyon tipine göre değişkenlik gösterebilir. Yapılan en küçük bir değişiklik dahi, silindir kafasındaki sıcaklık ve gerinim dağılımını önemli ölçüde değiştirerek, motor ömrünü kabul sınırlarının altında kalmasına neden olabilir. Bu nedenle motor üzerinde gerçekleştirilen çalışmalarda silindir kafası en önemli madde olarak sürekli kontrol altında tutulmaktadır. Motorun her ısınıp soğuması bir ısıl çevrime karşılık gelir. Bir motorun bu yükler altında dayanımı motordan motora, sürücüden sürücüye değişkenlik arzeder. Yine de her motor belli sayıdaki ısıl çevrime direnç gösterecek şekilde tasarlanır. Silindir kafasının ısıl yorulması mekanik gerinim, sürünme ve oksidasyon gibi bir çok farklı mekanizmanın aynı anda çalışması ile gerçekleşen kompleks bir fenomendir Termomekanik yorulma hesabının gerçekleştirilmesi için bir çok disiplinin birlikte çalışması gerekmektedir. Tezin yazımında kurulan kurguda bu disiplinlere sırayla yer verilmektedir. Tezin metodolojisinde, basamak basamak hangi komponent ve sistemlerin ne şekilde modelleneceği anlatıldı. Kurulan analiz modelleri, kullanılan malzeme ve bu malzemenin matematiksel modellenmesine sırayla yer verildi. Silindir kafa malzemesi olarak kullanılan CGI malzemenin davranışının incelenmesi için Chaboche teorisi kullanılmıştır. Chaboche teorisi gerilme/gerinim bazlı olup, artımlı plastisite teorisine dayanan son derece kapsamlı bir modeldir. Analizlerimiz esnasında chaboche malzeme teorisini kullanan bir alt program kullanılmıştır. Bu alt program silindir kafası için ömür hesabını gerçekleştirmektedir. Diğer bir önemli nokta da malzeme testleridir. Thomat alt programı kullanılacak malzeme için yapılmış bir ön değer seti ile kullanılmaktadır. Buna karşın, belli bir silindir kafası için elde edilmiş ve başarılı sonuçlar vermiş TMF parametreleri, aynı malzemeden yapılmış farklı bir mimariye sahip başka bir silindir kafası için aynı derecede başarılı sonuçlar vermeyebilir. Dökümhane farklılığı da bu varyasyona olumsuz yönde etki edecek önemli bir unsurdur. Bir kez imalatçı seçilip prototip kafalar üretildikten sonra, bu kafalardan çekilecek numunelerle ek testler yapılacak ve tüm parametreler korale edilmesi gerekmektedir. Bu hem döküm kalitesini değerlendirme hem de başarılı ömür tahmini yapabilme imkanı veremektedir. Bir diğer konu ise sıcaklığın modelimize eklenmesidir. Sıcaklık, malzeme karakterizasyonuna ve motorun ömrüne etki eden en önemli parametredir. Bu yüzden motorun çalışma koşullarındaki sıcaklık dağılımının en doğru şekilde hesaplanması ve bu hesapların test sonuçları ile korele edilmesi analizlerin doğruluğu bakımından önemlidir. Sıcaklıkların doğru hesaplanabilmesi için motor sıcaklığına doğrudan etki eden soğutma suyunun etkisinin doğru şekilde modellenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada konjuge kafa/blok analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tip ayrık analiz metodu özellikle konsept fazı gibi akışkan yüzeylerinde çok fazla iterasyon gerektiren tasarım çalışmaları için özellikle uygundur. Bu nedenle konsept motor geliştiren şirketlerin tercihi olmuştur. Motor bloğu ve silindir kafasını modellerken, gerçekleştirilmesi gereken diğer bir iş de soğutma ceketlerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (Computational Fluid Dynamics - CFD) metodları ile modellenmesidir. Dizel motorlarında silindir içindeki ortalama gaz sıcaklıkları 1000 C° dereceyi aşan sıcaklıklara ulaşmakta ve bu değer daha verimli motor arayışıyla her geçen gün artmaktadır. CFD metodları soğutma sıvısı ve metal yüzeyler arasındaki konveksiyon katsayısı dağılımını ve kanal içerisinde soğutma sıvısı sıcaklık dağılımını hesaplamakta kullanılır. Bu veriler termal analizde sınır değerleri olarak kullanılır ve blok ve silindir kafasındaki sıcaklık dağılımını belirler. Silindir kafası ve motor bloğu analizlerinde diğer bir önemli ilerleme silindir için yanma modellerinin sonuçlarının doğrudan yanma yüzeylerine beslenmesidir. Mevcut metod 1D termodinamik analiz sonuçlarının kafa ve blok yüzeylerine elle girilmesi ile gerçekleştirilir. Kafa enjektör çevresinde bir kaç bölgeye bölünür ve buraya termodinamik analiz sonucu ısıl katsayılar ve gaz sıcaklıkları uygulanır. Bu nedenden dolayı enjektör sprey açısı ve konumu gibi etkileri görmek mümkün değildir. Örnek olarak bir spreyin altında kalan bölgenin normalden daha sıcak olması beklenirken mevcut analzi metodunda bunlar görülmemektedir. Modellenen yanmanın doğrudan silindir alt yüzeyine tanımlanması (mapping) buna imkan verecektir. Sonlu elemanlar yöntemi ile beraber altmodelleme (submodel) yöntemi de çalışmalarımız esnasında geliştirildi. Kurulan modellerin milyonun katları kadar eleman içermesinden dolayı analiz sürelerini çok uzun olması beklenmektedir. (100-120 saat civarında) Çalışmak istediğimiz bölgeleri motor üzerinde belirleyerek kuracağımız altmodeller çok daha kısa sürede istediğimiz sonuçları almamızı sağlamıştır. Bu modelleme yeteneği ile beraber daha verimli çalışma süreleri elde edilerek, kullanılan yazılımların lisans masrafları önemli derece de azaltılmıştır. Bu tez çalışmasının sonucunda, geliştirilen veya tasarlanan bir konsept motor için kritik olan silindir kafasının termomekanik olarak yorulma ömrü hesaplandı. Bu şekilde çok maliyetli olan prototip ürün ve motor testlerine gerek kalmadan bu tez metodolojisiyle yorulma ömrünün tespit edilmesi gerçekleştirilmiştir.
  • Öge
    Ankastre Bir Kirişin Aktif Titreşim Kontrolü
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-02-21) Kazancı, Mehmet Volkan ; Şanlıtürk, Kenan Yüce ; 460406 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Aktif titreşim kontrolü teknolojisi, pasif kontrol tekniklerinin bir sınıra ulaşması ve bilhassa düşük frekanslarda yetersiz kalması ile konu üzerinde son yıllarda hem akademik hem de endüstriyel pek çok çalışma gerçekleştirilmesine sebep olmuştur. Teknolojinin de hızlı gelişmesi ile sadece göreceli olarak düşük doğal frekanslara sahip basit yapılar değil, karmaşık parçalar veya yapılar da aktif titreşim kontrolü uygulamaları için uygun adaylar haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, tek tarafından sabitlenmiş diğer tarafından serbest bırakılmış çelik bir çubuğun aktif kontrolü uygulamasının zaman ve frekans tabanında incelenmesi amaçlanmıştır. Böylelikle, aktif titreşim kontrolü amacıyla farklı geri besleme sinyalleri içeren deneysel düzenekler kurulmuş, denetçi performanslarının ilgili çubuğun birinci modu üzerine etkileri incelenmiştir İlk bölümde, geniş bir literatür taraması sonucunda daha önce yayınlanmış çalışmalar ve kullanılan metotlar incelenmiştir. Süreç içerisindeki tarihsel gelişmelerden bahsedilmesinin yanı sıra, akıllı yapıların ve akıllı malzemelerin aktif kontrol düzeneklerinde kullanılması ile gerçekleşen hızlı ilerleme gösterilmiştir. Akıllı malzemelerin, bilhassa piezoelektrik malzemelerin, hem algılayıcı hem de eyleyici olarak deneysel düzeneklerde kullanılmasıyla daha gelişmiş kontrol algoritmalarının geliştirmesine olanak sağlanmıştır. Endüstriyel uygulamaların yanı sıra, yapılan akademik çalışmaların pek çoğunun basit, esnek ve hafif çubuk ve plaka yapılar üzerinde gerçekleştirildiği belirlenmiş ve bu konudaki çalışmalar sınıflandırılmıştır. Bölüm 2’de, çalışmanın altında yatan teorik altyapı sunulmuş ve böylece yapılacak sayısal ve deneysel çalışmaların temeli oluşturulmuştur. Orantısal kontrolcüler başta olmak üzere temel kontrol teorisi anlatılmıştır. Sayısal ve deneysel modal analiz titreşim modelleri anlatılmasının yanı sıra aktif titreşim kontrolünün sayısal uygulamalarını çalışmak amacıyla tek serbestlik dereceli bir sistemde sırasıyla deplasman, hız ve ivme geri besleme kapalı çevrimleri kurulmuş, sistemlerin frekans tepki fonksiyonları karşılaştırılmıştır. Sayısal çalışmalarda, beklenildiği üzere deplasman ölçümlerinin tek serbestlik dereceli sisteme geri beslenmesiyle sisteme ek bir direngenlik kazandırılmış, geri beslenen sinyalin genliklerinin orantısal olarak arttırılması, aktif sistemin de orantısal olarak direngenliğinin artmasına ve doğal frekansının artmasına sebep olmuştur. Aynı şekilde sisteme geri beslenen ölçülmüş hız sinyalleri sistemin rezonans genliklerinin azalmasına sebep olmuş, artan geri besleme sinyallerinin genliklerinin artmasıyla sisteme aktif olarak uygulanan sönüm orantısal olarak artmıştır. Öte yandan, sisteme geri beslenen ölçülmüş ivme sinyalleri tek serbestlik dereceli yapıya ek kütle etkisi oluşturmuş ve doğal frekansının geri beslenen sinyal genliklerine oranla azalmasına sebep olmuştur. Böylece, bu sayısal çalışmalar üzerinden sonraki bölümlerde incelenecek deneysel çalışmalara temel hazırlanmıştır. Bölüm 3’de, Aktif titreşim kontrolü çalışmalarında kullanılan deney düzenekleri, bu çalışmaların başarıya ulaşması ve uygulanacak denetleyici düzeneklerinin kararlılığı açısından önem arz etmektedir. Bu sebeple düzenekte görevlendirilmiş her bir elemanın özellikleri ayrı ayrı incelenmelidir. Hem kapalı hem de açık döngülerde görevlendirilmiş her bir eleman ayrıntılarıyla işlenmiştir. Deneysel çalışmalarda eyleyici olarak elektrodinamik modal sarsıcı kullanılmış, algılayıcı olarak ise lazer ölçüm cihazı sistemde görevlendirilmiştir. Lazer ölçüm cihazı kullanılmasının temassız ve kararlı bir ölçüm sağlanmasının dışında, ölçülen sinyaller, lazer ölçüm denetleyicisi ile deplasman ve hız olarak çıkış sinyallerine çevrilebilmektedir. Bu şekilde eyleyiciye geri beslenecek olan sinyal kolayca deplasman, hız veya ivmeye dönüştürülmüştür. Kullanılan eyleyicinin çubuk yapısına olumsuz etkileri incelenmiş ve raporlanmıştır. Eyleyiciye beslenecek sinyallerin güç yükselticisinden geçirilerek sisteme geri uygulanması planlanmıştır. Bu sayede, geri beslenecek sinyalin orantısal genliği müdahale edilebilir bir hale getirilmiştir. Ayrıca, çubuğun serbest tarafının uç noktasına bir ivmeölçer yerleştirilmiş ve kullanılan kontrol döngülerinin getirdiği faydaların zaman tabanında belirlenmesi için kullanılmıştır. Bu ivmeölçer sayesinde anlık olarak ölçülmüş sistem tepkisiyle herhangi bir algılayıcının birbirleri arasındaki faz açılarını belirlemekte kullanılmış, frekans tabanında yapılacak çalışmalarında referans algılayıcısı görevini üstlenmiştir. Deneysel çalışmaların tümü darbe çekici eylemiyle gerçeklemiş, bu çekiçten okunan darbe kuvveti ve algılayıcılardan okunan çıkış sinyalleri hesaplamalarıyla frekans tepki fonksiyonları oluşturulmuştur. Buna ek olarak, sistem niteliklerinin ve tepkilerinin deneysel olarak belirlenmesi için gerçekleştirilmiş temel çalışmalar açıklanmıştır. Çelik çubuğun deneysel modal analizi tamamlanmış ve ilk üç rezonans frekansı ile beraber modal sönüm değerleri ve rezonans genlikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneylerde kullanılması amacıyla basit bir kapasite ve direnç devresi olan analog alçak geçiren süzgeç devre tasarlanmış, devreye giren ve çıkan sinyaller arasında oluşan faz açısı deneysel olarak belirlenmiştir. Bu devrenin tasarlanma amacı, yapıya geri beslenecek sinyal genliklerinin yükseltilmeden önce devrede bulunan ayarlanabilir direnç ile istenilen faz açısını sağlayabilmektir. Böylece deneysel sistemden kaynaklı istenmeyen faz açılarının düzenlemesinin yanı sıra geri besleme kontrolcü türünün de ayarlanabilir hale getirilmesi amaçlanmıştır. Bölüm 4 ise aktif titreşim kontrolü deneysel çalışmaları, zaman tabanında yapılan çalışmalar ve frekans tabanında yapılan çalışmalar olarak iki alt başlığa ayrılmıştır. Böylelikle, ayrı ayrı gerçekleştirilen deplasman, hız ve ivme geri beslemeli kapalı çevrimlerin sonuçları detaylıca incelenebilmiştir. Frekans tabanında yapılan çalışmalarda ek olarak analog faz kaydırıcı devre kullanılmasıyla geri beslenecek sinyalin faz açılarının istenilen değere getirilmesi amaçlanmıştır. Zaman tabanında yapılan açık döngü çalışmalarında, herhangi bir geri beslemeye maruz bırakılmamış çubuğun darbe çekici uyarısıyla birlikte verdiği tepki ölçülmüş ve geri besleme kapalı döngü deneysel düzeneklerinin aynı uyarılma ile verdiği tepkiler karşılaştırılırmıştır. Çubuğun serbest ucundan açık döngü durumundaki titreşim genlikleri ölçülmüş, ayrı ayrı uygulanan deplasman, hız ve ivme geri beslemeli kapalı döngü sistemlerin titreşim genliklerinin çok daha düşük seviyelere getirilebildiği gözlemlenmiştir. Bu sonuçlarda, deplasman ve ivme geri beslemeli düzenek durumlarının bu seviyede sönümleme etkisi oluşturması, sistem üzerine uygulanan kontrol sinyallerinin istenilen faz açılarında uygulanamadığını işaret etmektedir. Frekans tabanında yapılan çalışmalarda ise yapının kontrol sinyallerine maruz kalmadığı açık döngü durumunda frekans tepki fonksiyonları çıkartılmıştır. Böylelikle herhangi bir geri besleme kontrolcüsünün sistem üzerine oluşturduğu değişikliklerinin gözlemlenmesine referans sağlamıştır. Ayrıca sisteme geri uygulanan sinyallerin zaman tabanında anlık olarak ölçülmesi ve birbirleri arasındaki faz ilişkilerinin belirlenmesi amacıyla, frekans tepki fonksiyonlarının ölçümlerinde, ilgili algılayıcıların ve geri beslenen sinyallerin zaman tabanında kaydı tutulmuştur. İlk olarak gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, deplasman geri beslemeli deney düzeneğinde lazer deplasman ölçümleri ile sisteme geri beslenen eyleyici sinyallerinin arasındaki faz ilişkisi incelenmiştir. Hesaplanan değerin, ölçülen faz açısının gerisinde olması, kapalı döngü sisteminde hem ek bir direngenlik sağladığı hem de ek sönüm uyguladığı sonucunu çıkartmıştır. Geri besleme sinyallerinin arttırılması ile kademeli olarak ölçümler alınmış, frekans tabanında sırasıyla karşılaştırmalar yapılmıştır. Buna göre, sistemin birinci modu %15,1 yükseltilmiş ancak istenilmeyen bir sönüm etkisinin de uygulandığı raporlanmıştır. İkinci olarak yapılan deneysel çalışmada lazerden ölçülen hız sinyalleri sisteme geri beslenmiş, frekans tabanında yapılan ölçümlerde anlık alınan zaman sinyallerinin faz açısı ilişkisi incelenmiştir. Beklenildiği üzere eyleyici ucunda bulunan kuvvet sensörü ile lazer hız ölçümü sinyalleri arasında tam 90 derece faz farkı belirlenmiştir. Frekans tabanında yapılan çalışmalarda, çubuğun birinci modundaki titreşim genliklerinin %42.1 düşürüldüğü tespit edilmiştir. Lazer algılayıcıdan ölçülen deplasman sinyalinin sisteme ivme geri besleme sinyali olarak uygulanması için lazer algılayıcı kafasının yeri eski yerinin tam karşısına geçirilmiş böylelikle ölçülen deplasman sinyalinin tersi olan ivme sinyalleri sisteme geri beslenebilmiştir. Yani yapıya uygulanacak kontrol kuvveti çubuğun hareket ettiği doğrultu ile aynı doğrultuda olacaktır. Böylece, sistem üzerinde ek bir kütle etkisi uygulanmış olacaktır. Sonuçlar beklenildiği üzere ivme geri besleme sinyallerinin uygulandığı kapalı döngü sistemi ile çubuğun birinci doğal frekansını daha düşük frekanslara çektiğini göstermiştir. Ancak, eyleyici sinyali ile algılayıcı sinyalinin aynı faz açısında olması beklenirken, eyleyici sinyali algılayıcı sinyalinin gerisinde olduğu tespit edilmiştir. Zaman tabanında da öngörüldüğü üzere ek olarak beklenmeyen sönüm etkisinin gerçekleştiği görülmüştür. Öte yandan güç yükselticisinden geri beslenen sinyal genliği arttırıldıkça, fazlar istenildiği gibi aynı faz açısı değerine getirilebildiği gözlemlenmiştir. Çalışma sonucunda çubuğun ilk rezonans frekansı uygulanan geri besleme sinyallerinin oluşturduğu kütle etkisiyle %5,5 düşürülmüştür. Kullanılan ve üzerinde çalışılan deney düzeneklerinde istenilmeyen faz açılarının oluşması, analog alçak geçiren süzgeç devre tasarlanmasının fikrini oluşturmuştur. Lazer deplasman çıktısının hemen sonrasına yerleştirilen devre, hesaplandığı üzere ek bir faz açısı farkı sağlamıştır. Kuvvet algılayıcısı ölçüm sinyalinin, lazer ölçüm sinyalinin gerisinde olması durumunu, 90 derece gerisinde olması durumuna çevirmiş, deplasman ölçümleri ile aktif titreşim sönümleyici düzeneği tasarlanmasına olanak sağlamıştır. Bu yeni düzenek üzerinde gerçekleştirilen darbe çekici testleri frekans tepki fonksiyonlarının, kademeli olarak arttırılan geri besleme sinyalleri sonuçlarına göre, birinci moddaki titreşim genliklerini %44.37 düşürülmüştür. Sonuç olarak, bu tezde elektrodinamik bir sarsıcının eyleyici olarak kullanılması ile orantısal geri besleme kontrol düzenekleri kurulmuş ve bir tarafından tutturulmuş öteki tarafından serbest bırakılmış esnek bir kirişin birinci titreşim modu üzerindeki dinamik etkileri incelenmiştir. Ek bir devre kullanılarak ölçülen ve geri beslenen sinyaller arasındaki faz açılarına müdahale edilebilmiş, bu devrenin sağladığı faydalar incelenmiştir. Bu çalışmalarda uygulanan denetçi düzeneklerinin, yapı üzerinde ayrı ayrı ya da birlikte hem direngenlik, hem negatif direngenlik hem de sönüm etkisi oluşturabildiği gözlemlenmiştir.
  • Öge
    Araba Lastiklerinin Üç Boyutlu Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Modellenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Gözen, Cemal ; Muğan, Ata ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada araç sürüş ve dayanıklılık benzetimlerinde kullanılabilecek yol ile araç arasındaki kuvvet transferini sağlayan üç boyutlu bir lastik sonlu elemanlarmodeli üzerinde çalışılmıştır. Çalışmada 175/65 R14 lastik referans lastik olarak alınmıştır.Çalışmanın amacı araç ile yol arasındaki kuvvet aktarımını optimum şekilde sağlayacak çözüm süresi ve serbestlik derecesi azaltılmış bir sonlu elemanlar modeli elde etmektir. Serbestlik derecelerinin azaltılması için eleman sayısı kademeli olarak azaltılmıştır. Böylece eleman sayıları azaltılmış lastik modelleri elde edilmiştir. Lastik modelleri arasında bazı karşılaştırmalar kullanılmıştır. Bunlar statik, dinamik ve sanki-statik durumlardaki lastiğin sonlu elemanlar çözümleri arasında yapılan karşılaştırmalardır. Karşılaştırmnalarda kaskatı olarak modellenmiş jantın orta merkezine gelen kuvvetler karşılaştırma kriteri olarak kullanılmıştır. Sonlu elemanlar çözümlerinde implicit çözücü olarak ABAQUS/Standard, explicit çözücü olarak da ABAQUS/Explicit yazılımları kullanılmıştır.
  • Öge
    Araçlarda Kullanılan Amortisörlerin Bilgisayar Destekli Valf Tasarımı, Uygulaması Ve Performans Testleri
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010-02-15) Çotur, Adem Engin ; Gerdemeli, İsmail ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Amortisörler titreşim sönümleyici olarak bilinirler ve araçlarda güvenlik ve konfor sağlaması amacıyla kullanılırlar.Standart tip amortisör ve yaylı ayaklar olmak üzere iki çeşidi mevcuttur.Çalışma içerisinde, amortisör çeşitleri, yerleştirilmesi ile ilgili kurallar, bağlantı tipleri, sönümleme kuvveti hesap parametreleri gibi kavramlara da yer verilmiştir. Uygulama olarak, hafif ticari bir araca ait iki borulu arka amortisörün “Dr” bigisayar programı yardımıyla valf tasarımı yapılmış ve programdan elde edilen veriler ile amortisör bileşenleri bir araya getirilerek amortisör oluşturulmuştur. Daha sonra bu amortisörün sönümleme kuvvet performans testi gerçekleştirilerek, hedeflenen sönümleme kuvvet değerleri ve test sonuçları mukayese edilmiştir. Valf sistemi dahilinde kullanılan tüm bileşenlerin, çeşitli çalışma hızlarında ne tür etkiler gösterdikleri ifade edilmiş olup, sönümleme kuvvet kontrolü için gerekli tüm parametreler değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, oluşturulan amortisörün, elde edilmek istenen hedef karakteristiğe oldukça yakın ölçüm sonuçları verdiği gözlemlenmiş ve doğrulanmıştır.
  • Öge
    Atlantoaksiyel Stabilitenin Sağlanmasında Bilateral C1-C2 Pençe Uygulamasının Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Değerlendirilmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011-06-29) Şarkalkan, Nazlı ; Sünbüloğlu, Emin ; 404199 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Atlantoaksiyel kompleks hem boyun bölgesinin hareketliliğini sağlaması hem de kafatasının ağırlığını taşıması bakımından omurganın önemli bir yapısıdır. Normal şartlar altında dayanımı yüksek bir oluşum olmasına rağmen, kaza sonucu ortaya çıkabilecek olan ağır travmalarda yapıda hasar gözlenebilir, hatta travma yapının kafatasını taşıma özelliğinin yok olmasına sebep olabilir. Ancak cerrahi operasyonla düzeltilebilecek olan yapının görevini yerine getirememesi Atlantoaksiyel kompleksin stabilitesinin bozulmasının bir çeşidi olarak bilinmektedir. Bu sebepten, uygulanmakta olan veya ileride geliştirilebilecek olan cerrahi yöntemler üzerine yapılacak olan araştırmalar büyük önem taşımaktadır. Gün geçtikçe artan imkanlar, çeşitli metodlarla bilgisayar ortamında, yöntemlerin pozitif ve negatif yönlerini bulmaya izin vermektedir. Bu çalışmada, 2005 yılından bu yana İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Nöroşirurji kliniğinde atlantoaksiyel kompleks instabilitesi olan hastalara uygulanmakta olan Bilateral C1-C2 pençe uygulamasının operasyon ve sonrası süreçlerini sayısal olarak da değerlendirebilmek amacı ile simülasyon yapılması amaçlanmıştır. Günümüze kadar, pek çok cerrahi yöntemle ilgili olan araştırmaların yer almasına rağmen, hastaların klinik anlamdaki takipleri dışında C1-C2 pençe uygulamasının etkinliğinin mühendislik açışından incelenmesinin olduğu bir çalışmaya rastlanmamıştır. Çalışmanın ilk kısmında, omurga anatomisi hakkında çok kısa bilgi verilmiştir. Bu bilgilendirmenin ardından, Atlantoaksiyel kompleks daha detaylı bir şekilde incelenmiştir. Atlantoaksiyel İnstabilitesi üzerinde basit bir şekilde durulduktan sonra yapının stabilitesinin sağlanması amaçlı uygulanan posterior cerrahi yöntemlerine yer verilmiştir. Sonlu elemanlar yönteminin ve biolojik yapılar için kullanılmakta olan malzeme modellerinin biraz daha iyi anlaşılabilmesi için sürekli ortamlar mekaniğinin biyomekaniğe uygulanması hakkında özet bilgi verilmiştir. Pençe uygulamasında kullanılmakta olan parçaların, Atlantoaksiyel kompleksin kemiksi ve yumuşak dokulu bileşenlerinin katı modellerinin oluşturulması hakkında açıklama yapılmıştır. Bir sonraki aşamada, hazırlanmış olan katı modelden yararlanarak sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Bu modelin yeterince dogru çalışıp çalışmadığından emin olmak için yakınsama testi ve model doğrulaması yapılmıştır. Cerrahi operasyon süreci ve sonrasını yansıtmak üzere verilen uygun yükleme koşulları sonrası elde edilen sonuçlara göre, operasyon sırasında kemiklerde mikro çatlakların, yumuşak dokularda da yırtılmaların meydana gelebileceği gözlenmiştir. Bu olumsuzluklara rağmen, uygulanan yöntem yapıya beklenen stabiliteyi sağlamaktadır. Son olarak, ileride yapılabilecek olan çalışmalar belirtilmiştir.
  • Öge
    Bantlı Konveyör Tasarımı Ve Analizi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-05-30) Dayan, Emrah Tuğberk ; Gerdemeli, İsmail ; 503121505 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada ilk olarak, konveyörlerin tarihçesinden bahsedilmiş, konveyörler ve sıklıkla kullanılan elemanları tanıtılmıştır.Daha sonra konveyör parçalarının nasıl seçileceği anlatılmış ve 50 metre yatay uzunluğa sahip, 2 metre yükselen ve daha sonra da 3 metre aşağıya inerek güzergahını tamamlayan, çalışma hızı 2.5 m/s olan ve taşıma debisi 250 t/h olan bir konveyörün projelendirilmesi yapılmıştır.Sonraki aşama olarak tamburlar ile rulo için analitik hesap yapılmış, mil çapları bulunup, malzeme tayin edilmiş ve rulman seçimi yapılmıştır.Ardından SOLIDWORKS paket programında, daha önce projelendirmesi yapılan konveyörün modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Yapılan model, günümüzde popülerliği giderek artan sonlu elemanlar yöntemi tanıtıldıktan sonra, ANSYS Workbench sonlu elemanlar yöntemi paket programına aktarılmış, bütün parçalar arası kontaklar belirlenmiş ardından mesh yapısı oluşturularak, kuvvet uygulanmış ve sonuçlar çıkarılmıştır.Rulo ve tamburlar için yapılmış olan analitik hesap, sonlu elemanlar yöntemi analizinde çıkan sonuçlarla karşılaştırılmıştır.Son olarak da sonuçlar yorumlanmış ve seçilen malzemelerin uygunluğu incelenmiştir, iyileştirme gereken yer olup olmadığına bakılmış, öneriler belirtilmiştir.
  • Öge
    Coons Yamaları İle Yüzeylerdeki Veri Transferi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Bilgin, Cengizhan ; Muğan, Ata ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada, sonlu elemanlarda temas mekaniği, adaptive ağ ve FSI (Fluid Structure Interactions - Katı Sıvı Arası İlişkiler) problemlerinde kullanılan iki boyutlu projeksiyon yöntemlerinden En Küçük Kareler yöntemine bir alternatif olarak Coons yüzeyleri ile veri eşleştirilmesi yapılmıştır. Bu çalışmada ayrıca B-Spline, kübik ve lagrange eğri uydurma metodlarından yararlanılmıştır. Metodun programlanması ve tüm ek fonksiyonlar MatLAB programında yazılmış ve yöntemin kullanılabilirliği ANSYS programında hazırlanmış modeller üzerinden elde edilen gerilme ve deplasman bileşenlerinin eşleştirmesinde denenmiştir. Coons yüzeyleri ile veri eşleştirme konusunda daha önceleri yapılmış olan FSI uygulamalarına da tezde ayrıca yer verilmiştir. Uygulamanın sonunda Coons yüzeyleri ile veri eşleştiriminin hız bakımından En Küçük Kareler Yönteminden en az üç kat daha hızlı olduğu görülmüştür. Kalite yönünden de En Küçük Kareler yöntemine yakınsak sonuçlar elde edilmiştir. Gelecekteki çalışmalar için bazı yöntemler önerilmiştir.
  • Öge
    Çamaşır Makinesinde Mekanik Kayıpların Ölçülmesi İçin Test Düzeneği Geliştirilmesi Ve Ölçümler
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) Dedeköy, Sarp ; Şanlıtürk, Kenan Yüce ; 389391 ; Katı Cisimlerin Mekaniği
    Günümüzde; evlerde kullanılan çamaşır makineleri daha az enerji tüketen, daha fazla çamaşır yıkayabilen, maliyeti ve gürültü seviyesi düşük, daha az su harcayan bir hale getirilmeye çalışılmaktadır. Bu yüzden çamaşır makinesi üreticileri rekabet ortamında ayakta kalabilmek için ürün geliştirmeye giderek daha çok önem vermektedir. Enerji tüketimini azaltmak için özellikle çamaşır makinesinin tahrik grubundaki komponentler (keçe,rulman,elektrik motoru,amortisör,tambur deseni) üzerinde iyileştirme çalışmalarının yapılması gerekmektedir. Tahrik grubundaki her komponentin farklı varyasyonları bulunmaktadır. Bu durumda bütün kombinasyonlar için prototip üreterek test yapmaya dayalı klasik ürün geliştirme yöntemleri yüksek maliyetli olacaktır. Bu yüzden tahrik grubundaki komponentlerin ve elektrik motorunun kolay bir şekilde montaj ve demontajına olanak sağlayan bir test düzeneğine ihtiyaç duyulmuştur. Bu test düzeneğinin maliyeti yüksektir; bu yüzden bilgisayar destekli ortamda tasarlanırken mühendislik açısından her türlü detayın doğru bir şekilde hesaplanması gerekir. Aynı zamanda test düzeneği çamaşır makinesinin dinamik özelliklerini simule etmesi gerektiğinden, sonlu elemanlar yöntemiyle analiz edilmesi gerekmektedir. Test düzeneğinde yapılacak testlerin gerçeğe yakın olabilmesi için test düzeneğinin dinamik davranışının çamaşır makinesinin dinamik davranışına denk veya yakın olması gerekir. Bu yüzden referans alınan çamaşır makinesine titreşim testleri uygulanmıştır. Çamaşır makinesinde tamburun kazana göre hareket ettiği doğal frekanslar elde edilmiştir. Test düzeneğinin doğal frekansı, bu elde edilen değere denk olacak şekilde bilgisayar ortamındaki model revize edilmiştir Bilgisayar ortamındaki modelin dinamik özelliklerinin imal edilen test düzeneği ile aynı olabilmesi için model üzerinde pek çok detaya dikkat edilmiştir. Yapılacak testlerin çokluğu nedeniyle, test edilecek komponentlerin kolay montaj ve demontaja uygun test düzeneği tasarlandı ve imal edildi. İkinci aşama olarak, torkmetre cihazı ile elde edilecek sürtünme kaynaklı tork miktarınn ve enerji kayıplarının doğruluğu tespit edilmiştir. Bunun için referans alınan çamaşır makinesinden torkmetre ile yapılan ölçüm değerleri ile test düzeneğinde torkmetre ile yapılan ölçüm değerlerinin denkliği kontrol edildi. Yapılan testler ile tahrik grubundaki komponentlerin, sistemin harcadığı toplam enerji ve tork miktarındaki payı elde edildi. Bu pay elde edilirken test düzeneğine önce rulman ve tambur mili takılarak sistemdeki rulmanların neden olduğu sürtünme torku tespit edildi. Daha sonra sırayla diğer komponentler sisteme eklenerek sistemin tork ihtiyacı ölçüldü. Her ölçümde bir önceki duruma göre sürtünme kaynaklı tork miktarında artış olmaktadır. Bu aradaki fark sisteme eklenen komponentin yarattığı ilave tork ihtiyacıdır. Test düzeneğinde ölçümler yapılırken saçınıklığın engellenmesi için her test koşulu için en az 10 adet olmak üzere testler çoklandırıldı. Tork metre ile sistemin tork ihtiyacını ölçerken sadece sistem sabit devirde dönerken ihtiyaç duyulan tork miktarı güvenilir bir şekilde ölçülebilmektedir. Değişken devirlerdeki tork değerlerinin aynı test sistemi üzerinde ölçülebilmesi için bir "Matlab" programı kullanılarak bir kod yazıldı. Ardından test düzeneği maksimum hıza ulaştığında tahriğin sistemden ayrılması sağlanarak sistem durana kadar açısal hız ölçüldü. Zamanın fonksiyonu olarak ölçülen sistemin açısal hız değerleri ve sistemin atalet özellikleri kullanılarak sisteme etkiyen sürtünme kaynaklı tork değerleri zamanın ve acisal hızın fonksiyonu olarak elde edilmiştir. Bu testler sonucunda özellikle harcanan toplam enerjide yüksek paya sahip olan komponentler üzerinde alternatif değişiklikler yapıldı. Bu değişiklikler ve öneriler harcanan toplam enerji ve sistemin tork ihtiyacını sistematik bir şekilde minimize edimesine imkan tanımaktadır. Sonuç olarak, teknoloji ile gelişmekte olan çamaşır makinası tahrik grubu komponentlerinin ve elektrik motorlarının enerji tüketimini belirlemek ve azaltmak için kullanılabilecek bir test düzeneği bu tez kapsamında geliştirilmiş ve kullanıma sokulmuştur.
  • Öge
    Çesitli Sünek Kırılma Modellerinin Yüksek Sıcaklıklardaki Davranıslarının İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-07-06) Işık, Hakkı ; Mugan, Ata ; 435026 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalısma kapsamında Cockcroft & Latham, Freudenthal, Ayada, Brozzo gibi hasar modellerinin farklı sıcaklıklardaki sonuçları incelenmistir. Sünek hasar kriterleri hasarın olusumunu ele alısları bakımından, ampirik modeller ile çatlak olusumu ve gelisimi yaklasımını temel alan modeller olmak üzere iki kısma ayrılmaktadır. Üzerinde yoğunlasılıp tez çalısmasının genis kapsamlı olarak ele aldığı kısım ise ampirik modeller olmustur. Bunun sebebi ise sayısal modellemelerin ve analizlerin çatlak olusumu ve gelisimi yaklasımını temel alan modellere kıyasla biraz daha az sayıda deneysel girdi gerektirmesidir. Çalısmada hasar olusumunu incelemek üzere özellikle AL 7075 alasımı tercih edilmistir. Malzeme özelliklerinin doğrulanması, hasar ve kopma bölgelerinin tesbit edilmesi için sıcaklık sarlandırmalı çekme deneyi makinası kullanılarak 25 °C, 100 °C, 149 °C, 204 °C ve 260 °C olmak üzere dört faklı sıcaklıkta çekme testleri yapılmıs, sonuçları kaydedilmis ve bu sonuçlar kullanılarak AL7075 alasımının mekanik özellikleri elde edilmistir. Çalısma kapsamındaçekme deneyi modellemeleri yapılarak her bir modelin farklı sıcaklıklardaki sonuçları elde edilmis ve sonrasında her bir sıcaklık için çekme deneyleri yapılıs ve model sonuçları ile karsılastırılmıstır. Normalize edilmis Cockroft ve Latham ile Brozzo modelleri hariç, çalısma sonucunda modellerin hasar olusan bölgeleri tespit edebildikleri ancak sayısal olarak hasar olusumunu tam olarak tespit edemedikleri görülmüstür.
  • Öge
    Çift Fazlı Çeliklerin Deformasyon Davranışının Analizi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015) Ergene, Berkay ; Yılmaz, Şafak ; 397793 ; Katı Cisimlerin Mekaniği
    Bu çalışmada ticari saflıktaki bir DP600 çift fazlı çelik sacın haddeleme yönüne göre 0-45-90 derece açılarda hazırlanan çekme deneyi numuneleri ile çekme testleri yapılmış, elde edilen mühendislik ve gerçek gerilme-genleme eğrilerinin yardımıyla şekil değiştirme davranışı belirlenmiştir. Malzemenin iç yapısı ve faz morfolijisinin tayinini yapabilmek için DP600 çelik sac üzerinden alınan örnek bir numune zımparalama ve parlatma işlemlerinin daha rahat bir şekilde yapılabilmesi amacıyla bakalit kalıba alınmıştır. Zımparalama, parlatma ve uygun dağlayıcı ile dağlama işlemi yeterli düzeyde yapıldıktan sonra optik ve SEM mikroskobu vasıtasıyla incelemesi yapılmıştır. DP600 malzemesinin içyapısına dair en iyi görüntü %4 Nital ve %10'luk Sodyummetabisülfit dağlayıcıları kullanıldıktan sonra SEM mikroskobunda 5000 büyütme sonucunda elde edilmiştir. Elde edilen bu görüntü Autocad çizim ve tasarım programına aktarılarak malzemenin sahip olduğu iki ana faz, yani adacıklar şeklinde gözüken martenzit fazı ile sürekli olan ferrit fazı sınırları, objeler şeklinde 2 boyutlu olarak çizilmiştir. Aktarılan görüntü üzerinde martenzit ve ferrit fazının toplam alan oranı ve martenzit adacıklarının toplam alanın, fazların toplam alanına oranı belirlenmiştir. DP600 çeliğinin mikroyapısı ile makro boyuttaki şekil değiştirme davranışı arasındaki ilişkiyi açığa çıkarmak amacıyla sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan iki boyutlu üç farklı katı model kullanılarak yapılan sonlu elemanlar analizleri ile fazlar arası yük paylaşımının şekil değiştirme süresince nasıl değiştiği incelenerek malzemenin mekanik performansına ve içyapısındaki fazlarının davranışlarına ait belirlenmesi oldukça güç olan bir çok ayrıntı irdelenmiştir.
  • Öge
    Dalga Yayılımı Probleminde Kenar Bazlı Yumuşatılmış Radyal Nokta Enterpolasyon Yönteminin Uygulanması
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-02-29) Sapmaz, Serhan ; Muğan, Ata ; 424620 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada, sonlu elemanlar yöntemine alternatif bir yöntem olan ağsız yöntemlerden kenar bazlı yumuşatılmış radyal nokta enterpolasyon yöntemi kullanılarak dalga yayılımı problemi simule edilmiştir. Matematik model Matlab programı kullanılarak hazırlanmış olup modeli doğrulamak adına aynı analiz hem Abaqus programında hem de Matlab programında koşturulmuştur. Her iki programdan elde edilen yerdeğiştirme değerlerinin birbirine benzer olduğu gözlenmiştir. Bu nedenle matematik model doğrulanmış olmuştur. Dalga yayılımı problemi için yapay sınır koşullarının uygulanması gerekmektedir. İleten sınır yöntemi, yapay sınır koşullarını sağlamak amacıyla bu çalışmada kullanılmıştır. Doğrulanmış matematik modele ileten sınır yöntemi de eklenerek kolon probleminde darbe yükü altında tek boyutlu dalga problemi incelenmiştir. Matlab programından elde edilen yerdeğiştirme değerlerinde sönümlemenin gerçekleştiği fark edilmiştir. Özellikle ileten sınır yönteminin uygulandığı sınırdan elde edilen yerdeğiştirme değerleri sıfır değeri etrafında salınım yaptıktan sonra analiz sonunda sıfır değerinde sabitlenmiştir.
  • Öge
    Damar Dokusunun Matematiksel Modellenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, ) Yazıcı, Burak ; Toprak, Tuncer ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada damar dokusunun mekanik özellikleri ve bu özellikleri ifade eden denklemler incelenmiştir. Çalışma teorik ve deneysel olarak iki kısımdan meydana gelmektedir. Sürekli ortamlar mekaniğinin temel yaklaşımları okuyucuya bir altyapı oluşturması için ayrıntılı olarak verilmiştir. Damar tek bir ortotropik katmandan oluşan nonlineer elastik dairesel silindir olarak modellenmiştir. Çalışmanın matematiksel teorisi deneysel yaklaşım baz alınarak oluşturulmuştur. Deneysel uygulamalar ise tamamen teknolojik imkanlarla sınırlıdır. Deneysel çalışmalar sırasında üniversal test makinası, kuvvet ve basınç ölçüm aletleri, sıcaklık kontrollü su ısıtıcı, 3 boyutlu kamera ölçüm sistemi kullanılmıştır. Deneyler sırasında üç ana promlemle karşılaşılmıştır. Testler sırasında koyun damarları kullanılmış ve bu damalar çekme, şişirme ve burulma yüklerine maruz bırakılmıştır. Deneylerden elde edilen veriler damar dokusu için belirlenen teorik ifadelerde kullanılarak malzemenin davranışı incelenmiştir. Deneysel sonuçların teorik modeldeki malzeme parametrelerine etkisi dikkate alınmalıdır. Kullanılan deneysel sistemler ve bu sistemlerin yetenekleri yumuşak dokuların mekanik özelliklerinin belirlenmesindeki en önemli unsurlardan birisidir.
  • Öge
    Damar Duvarındaki Ön Birim Şekil Değiştirmelerin Optik Yöntemler Kullanılarak İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-01-06) Baysal, Gökhan ; Bozdağ, Ergün ; 406748 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Özellikle gelişmiş toplumlarda kalp ve damar hastalıkları insan hayatını tehdit eden en önemli unsurlardan biridir. Bu sebeple günümüzde araştırmacılar dolaşım sisteminin sağlıklı ve patalojik vaka durumları üzerine araştırmalarını arttırarak sürdürmektedirler. Araştırmaların bir kısmı biyoloji ve tıp disiplinleri konularında ilerlerken aynı zamanda matematik, mekanik ve bilgi teknolojileri alanlarında da çalışmalar devamlı gelişme göstermektedir. Hesaplama ve ölçüm imkanlarının çok hızlı gelişmesiyle beraber dolaşım sistemini konu alan matematik ve mekanik denklemlerin oluşturulması ve incelenmesi kolaylaşmıştır. Bu çalışmanın amacı, damarın kendini yeniden modellemesi ve gelişim sürecinin bir göstergesi olduğu belirtilen ön birim şekil değiştirmelerin üzerinde durularak literatürde bulunan teorik ön birim şekil değiştirme kabulünün doğrudan gelişmiş optik ölçümler ile ortaya çıkan sonuçlar karşılaştırılması ve sonuçların değerlendirilmesidir. Çalışma kapsamında öncelikle damar duvarının anatomik yapısı hakkında temel bilgiler verilmiştir. Bu bölümü damar duvar mekaniğinin incelenmesi bölümü takip etmiştir. Damar kinematiğine girilmiş ve ileri yöndeki şekil değiştirmeler için matematik ifadeler verilmiştir. Bu ifadelere ek olarak tersine denklemler de elde edilmiştir. Bir sonraki bölüm olan deneysel çalışmalar bölümünde ise öncelikle optik şekil değişimi ölçüm sistemlerinin doğrulukları üzerine çalışmalar yapılmıştır. Her bir testin hata miktarları değerlendirilmiştir. Damar duvarının ön birim şekil değiştirmelerinin ölçülebilmesi için bir deney düzeneği oluşturulmuş ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Son bölümde çalışmanın değerlendirilerek sonuç çıkarımları yapılmış, ilerleyen dönemlerde çalışmanın nasıl geliştirilebileceğine dair yorumlara yer verilmiştir. Deneyler sonucunda doğrudan ölçüm sonuçlarıyla teorik sonuçlar arasında belirgin bir fark ortaya çıkmıştır. Ortaya konular bu fark ve çalışmanın çıktıları gelecekteki çalışmaları tetikleyecek ve katkı sağlayacak unsurlar olarak önem taşıyacaktır.
  • Öge
    Darbe Yükü Etkisindeki Eğri Eksenli Kompozit Kirişin Nonlineer Dinamik Davranışının İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013-09-13) Kalbaran, Özgür ; Tüfekçi, Ekrem ; 10015485 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Kirişler, mühendislik tasarımları içerisinde en basit ve en sık kullanılan yapı elemanlarıdır. Bu yüzden birçok mühendislik yapısının temel elemanları kirişlerden oluşmaktadır. Kiriş analizleri, insanlık tarihinin başlangıcından itibaren en önemli araştırma konularından biri haline gelmiştir. Kiriş için kısaca eğilmeye çalışan yapı elemanı denilebilir. Diğer bir ifadeyle kirişler; eksenlerine dik doğrultudaki yüklerin etkisi altında eğilmeye çalışırlar. Yani kiriş, üzerine gelen yükü taşıyarak mesnetlere naklederken eğilmeye zorlanır. Bu durumda kirişin orta kısmında, kiriş yüksekliğinin yarısından geçtiği kabul edilen tarafsız eksenin üst kısmı basmaya, alt kısmı ise çekmeye zorlanır. Kirişler düz veya eğri gibi farklı formlarda veya değişken kesitlerde olabilirler. Eğri eksenli kiriş olarak adlandırılan kompozit yapı elemanları, mühendislik alanında önemli bir yere sahiptir ve birçok endüstri alanında kullanılmaktadır. Günümüzde havacılık ve uzay sektöründe, transport tekniği elemanlarında, köprülerde ve birçok makine elemanlarında eğri eksenli kompozit kiriş özelliğine sahip yapılara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüzden pek çok araştırmacı bu yapılar üzerinde çalışmakta ve en doğru çözüm yöntemini aramaktadır. Çok çeşitli boyutlarda olabilen eğri eksenli kirişlerin bilhassa büyük gerilmelere, darbe yüklerine maruz olanlarının iyi etüt edilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışması anlık basınç yükü etkisi altındaki katmanlı, kompozit, eğri eksenli bir kirişin dönel atalet etkilerini dikkate alarak lineer olmayan dinamik denklemlerinin türetilmesini ve farklı sınır koşullarında çözümünü içerir. Bu çalışmada virtüel iş prensibi kullanılarak eğri eksenli kompozit kirişlerin hareket denklemleri elde edilmiş ve farklı sınır şartları dikkate alınarak sonlu farklar metoduyla çözüm yapılmıştır. Ayrıca yapıya verilecek eğriliğin etkisini incelemek amacı ile aynı malzemeden yapılmış farklı eğrilik yarıçaplarına sahip kiriş yapılar için analizler tekrarlanmıştır. Böylece benzer yükleme durumları için bu yapıların dinamik cevapları karşılaştırılmıştır.
  • Öge
    Değişken Kesitli Eğri Eksenli Çubukların Düzlem Dışı Titreşimlerinin Matrikant Yöntemiyle İncelenmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-02-14) Mike, Cihan Önder ; Tüfekçi, Ekrem ; 10026958 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmada eğri eksenli değişken kesitli düzlemsel çubukların düzlem dışı titreşim davranışları ele alınmaktadır. Çubukların statik davranışlarını ifade eden denklemlerden hareketle dinamik davranışlarını ifade eden denklemlere ulaşılmıştır. Çalışmanın amacı; eğri eksenli sürekli değişken kesitli düzlemsel çubukların düzlem dışı titreşim problemlerini, başlangıç değerleri yöntemi (matrikant) ile kayma deformasyonu ve hem eğilme hem de burulma dönme eylemsizliği etkilerini de dikkate alarak, analitik olarak çözmektir. Birinci bölümde, çubuk teorisi üzerine kısa bir giriş yapılmış ve çalışmanın amacı ve kapsamı belirtilmiştir. İkinci bölümde, eğri eksenli çubuklar ile ilgili literatürdeki çalışmalar incelenmiş ve bu çalışmalarda kullanılan yöntemler kısaca anlatılmıştır. Genelde sonlu elemanlar ve çeşitli enerji metotları kullanılarak yapılan çözümlerin birçoğunda eksenel uzama, kayma deformasyonu ve dönme eylemsizliği etkilerinin ihmal edilmekte olduğu gözlenmiştir. Üçüncü bölümde eğri eksenli çubukların genel denklemleri( yer değiştirme, denge ve bünye) ile bu denklemlere bağlı olarak düzlem içi ve düzlem dışı titreşim denklemlerine yer verilmiştir. Dördüncü bölümde değişken kesitli eğrisel çubukların düzlem dışı titreşimlerinin analitik çözümü matrikant yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Matrikant yöntemi hakkında bilgi verilip, basit bir sayısal örnekle açıklanmaya çalışılmış ve yöntemin titreşim problemlerine uygulanışı detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Beşinci bölümde, literatürdeki çalışmalar incelenip, matrikant yöntemi kullanılarak bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Diferansiyel denklemleri çözerken Matlab paket programından faydalanılmış ve çözümü yaparken kullandığımız program ile ilgili çeşitli optimizasyonlar yapılarak en hızlı ve en yakın çözüm için hangi parametrelerin kullanılması gerektiği hesaplanmıştır. Altıncı bölümde, bazı sayısal örnekler sonlu elemanlar yöntemi ile çözülmüştür. Ansys ve Abaqus analiz programları kullanılarak elde edilen sonuçlar literatürdeki ve matrikant yöntemindeki sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yedinci bölümde ise çalışmanın sonuçları tartışılmış ve bu konudaki çalışmaların nasıl geliştirilebileceği konusunda bazı öneriler sıralanmıştır.
  • Öge
    Değişken Kesitli Eğri Eksenli Çubukların Titreşimlerinin Teorik Ve Deneysel Analizi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012-06-04) Dönmez, Caner Hayri ; Tüfekçi, Ekrem ; 424424 ; Katı Cisimlerin Mekaniği ; Solid Mechanics
    Bu çalışmanın temel amacı, değişken kesitli eğri eksenli düzlemsel çubukların düzlem içi ve düzlem dışı dinamik problemlerinin çözümünde matrikant yöntemini kullanarak alternatif çözüm yolu ortaya koymaktır. Matrikant yöntemi, kesin çözümü olmayan diferansiyel denklemlerin yaklaşık olarak çözülebilmesini sağlar. Çubuk geometrisi ve sınır şartları belli ise, yöntem kolaylıkla uygulanabilir. Çalışmada, sürekli değişken kesite sahip, farklı eksen eğriliklerindeki çubukların düzlem içi ve düzlem dışı titreşim problemleri farklı sınır şartlarında ve farklı kiriş açılarında ele alınmıştır. Literatürde daha fazla örneğinin olması sebebiyle, ağırlıklı olarak düzlem içi problemler üzerinde durulmuştur. Literatürdeki örnekler, kayma deformasyonu, eksenel uzama ve dönme eylemsizliği etkileri de dikkate alınarak, matrikant yöntemi ile çözülmüş ve sonuçlar birbiriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca, teorik ve sayısal sonuçların doğruluğunu görmek için, değişken kesitli, çember eksenli, simetrik ve asimetik iki farklı çubuğun, belirli sınır şartlarında deneysel analizi yapılarak doğal frekansları elde edilmiştir. Sonuçların analitik çözüm ve sonlu elemanlar yöntemi çözümü ile karşılaştırması yapılmıştır.
  • Öge
    Dielectric Elastomer Actuators
    (Institute of Science And Technology, 2020-05-15) Karaoğlan, Azamet ; Sünbüloğlu, Emin ; 503171501 ; Solid Mechanics ; Katı Cisimlerin Mekaniği
    Dielectric elastomer actuators (DEA) are specific class of actuators transforming electrical energy to mechanical energy by deforming a dielectric rubber under electrical load. When a dielectric material is placed in a electric field, electrons do not flow through the material, however electric field polarizes the material creating an internal electric field within the material, causing reorientation of symmetry axes of molecules if the material is composed from weak bonded molecules like in elastomers. Manipulation of this phenomenon is the basis of dielectric elastomer actuators and they are the most promising candidate in the search for artificial muscles. Their lightweight properties combined with dielectricity grant this candidacy. After an intensive literature review of past studies on the working principles of DEA and proposed designs summarized in the second chapter, necessary theoritical basis is explained for finite strain theory, transverse isotropy, electromagnetism theory and Maxwell stress and finite element method formulations for finitely elastic materials in the third chapter. In the fourth chapter a mathematical model is derived for a hydraulically pressurized, reinforced with two symmetrical families of fibre, incompressible tubular Neo-Hookean DEA under axial and electrical load. Stress components and expressions for axial load and inner pressure as a function of stress components are given at the end of this chapter. In the fifth chapter, a design of experiments is constructed in Isight with a finite element model of a hydraulically pressurized, reinforced with two symmetrical families of fibre of cotton thread, incompressible tubular DEA of VHB4910 created in ABAQUS, studying the effects of parameters such as fibre angle, inner pressure and electrical load on the actuation outputs. The obtained results are interpreted and presented in various graphs. In the sixth chapter, an alternative design is proposed. A finite element model is created on ABAQUS for a incompressible tubular helix DEA of VHB4910 reinforced with two symmetrical families of fibre of cotton thread and pre-strecthed with a hydraulic pressure. The effects of fibre angle on actuation outputs were then analysed and presented. In the seventh chapter, two alternative designs are proposed such as a hydraulically pressurized, reinforced with two symmetrical fibre families of cotton thread, accordion shaped cylindrical DEA of VHB4910 and its conical variant. Again, effects of fibre angle on actuation outputs are studied numerically with finite element models.
  • Öge
    Effects of drawbeads in sheet metal forming
    (Institute of Science and Technology, 2005) Çiçek, Orhan ; Şenocak, Erol ; 166522 ; Solid Mechanics
    Kırışma, yırtılma, aşın incelme, yüzey bozunması ve geri yaylanma gibi kusurlar sac malzemede şekillendirme esnasında meydana gelen en bilindik kusurlardandır. Bu tür kusurlar genellikle sac malzemenin kalıp boşluğuna kontrolsüz ve istenmeyen bir oranda akışından kaynaklanmaktadır. Bir dizi yöntem sac malzemenin kalıp boşluğuna akışım kontrol etmede kullanılabilir: değişken potçemberi kuvveti uygulaması ve kalıp ile sac yüzeyleri arasındaki sürtünmenin azaltılması gibi. Fakat, bu yöntemler sadece sac malzemenin bütününün genel akışım düzenleyebilir. Sac malzemede meydana gelen kusurları azaltmak ve yok etmek için malzeme akışının belirli bölgelerde düzenlenmesi gerekmektedir. Bu, malzeme akış yollarını gerekli bölgelerde engelleyen bir tür yerel kontrol mekanizması olan süzdürme çubuğunun kullanılması fikrini doğurmuştur. Bu çalışmada, süzdürme çubuklarının kullanımının sac şekillendirmeye etkileri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde süzdürme çubukları hakkında genel bilgiler sunulmuştur. Süzdürme çubuklarının çalışma prensipleri, metal şekillendirmede kullanılan tipleri ile kullanım yerleri ve bazı dezavantajları bu bölümde sunulmuştur. Üçüncü bölümde süzdürme çubuklarının oluşturduğu kuvvet değerlerinin belirlenmesinde kullanılan bir dizi analitik süzdürme çubuğu modeli ele alınmış ve bu modellerde yapılan kabuller ile bunların doğruluk dereceleri gösterilmiştir. Dördüncü bölümde ise bu analitik modellerden en yaygın kullanılanları üzerinde durularak süzdürme çubuğu kuvvetlerine proses değişkenlerinin etkisi incelenmiştir. Beşinci bölüm süzdürme çubuklarının sayısal modellenmesini içermektedir. Süzdürme çubuğu kuvvetlerinin belirlenmesinde 3B düzlem gerilme ve 2B düzlem şekil değiştirme sonlu elemanlar modelleri oluşturulmuştur. Çözüm süresini ve optimizasyon çevrimini azaltmak amacıyla sonlu elemanlar uygulamalarında sıkça kullanılan ve gerçek süzdürme çubuklarının yerine kullanılan eşdeğer süzdürme çubuğu modeli de bu bölümde ele alınmıştır. Analitik ve sayısal sonuçlar litaratürdeki deneysel verilerle karşılaştırılarak sunulmuştur. Altıncı bölümde ise süzdürme çubuğu kullanımının metal şekillendirmeye etkisi ile eşdeğer süzdürme çubuğu modelinin doğruluk derecesi iki ayrı sonlu elemanlar uygulamasına yer verilerek gösterilmiştir. Uygulamalar gerçek süzdürme çubuğunun olduğu ve olmadığı durum ile eşdeğer süzdürme çubuğunun olduğu durum ele alınarak çözülmüştür.