LEE- Konstrüksiyon-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 4 / 4
-
ÖgeFinite element modeling of an origami inspired delta mechanism(Graduate School, 2023-08-21)Incorporating origami principles into engineering practices has proven valuable for the construction, assembly, and functionality of structures in aerospace, robotics, and related domains. With the increasing complexity of origami structures in terms of geometry and material considerations, the development of computational models and design methodologies has become essential to enhance their engineering applicability. One particularly popular parallel mechanism employed in robotic applications is the Delta mechanism. This research makes significant contributions to the field of origami-inspired engineering and delta mechanism design. One key objective is to showcase the wide-ranging applicability of the origami-inspired delta mechanism across various industries, such as robotics, manufacturing, and aerospace. This mechanism's remarkable attributes, such as exceptional precision, adaptability, and energy efficiency, make it highly suitable for tasks involving precise positioning, swift movement, and compact designs. Additionally, the study highlights the efficacy of finite element modeling for analyzing origami-inspired structures. Through numerical simulations, valuable insights into complex folding patterns and their engineering applications are obtained, allowing for a detailed examination of deformation and overall performance. The integration of FEM modeling and experimental validation enables a thorough understanding of mechanical behavior and performance of origami-inspired delta mechanisms. Furthermore, the findings contribute to enhancing the design of the mechanism, bolstering its precision, adaptability, and efficiency. Incorporating origami-inspired design methodologies and 2D monolithic layered production techniques, this study employs the Delta mechanism, a commonly utilized component in small-scale robotics systems. The objective is to develop a streamlined assembly process that preserves the planar structure while minimizing intermediate steps such as folding and bonding, which lie outside the core procedures of the selected techniques. Leveraging the 2D fabrication approach, the mechanism's assembly can be simplified to a single cycle of cutting, bonding, and repetition. For this project, the chosen fabrication method is called "Smart Composite Microstructures" (SCM). This method involves cutting sheets with different properties and arranging them in a specific pattern, forming a five-layered structure consisting of rigid, adhesive, flexible, adhesive, and rigid layers. The rigid layer employs 400-gram American Bristol paper, while the flexible layer utilizes PET plastic. Additionally, the inclusion of one or two layers of 3D printed TPU material further enhances the design. The mechanisms patterns are generated using innovative origami-inspired design approaches. The research demonstrates the successful modeling of the trajectory behavior of a novel Delta mechanism, constructed using layer-by-layer origami, by incorporating the dimensions of the actual fabricated mechanism. Tensile testing experiments provided crucial material properties for the four distinct materials utilized in the mechanism. Leveraging finite element method (FEM) simulations, an in-depth analysis of deformations and overall performance was conducted under diverse loading conditions. The numerical results yielded valuable insights into the mechanism's behavior. Validation of the FEM simulations was performed through displacement measurements on a physical prototype of the origami-inspired Delta mechanism, comparing numerical and experimental results. The FEM analysis demonstrated remarkable precision in positioning and movement, underscoring its potential for high-precision applications. The experimental validation provided robust evidence of the strong agreement between the experimental and numerical results, thereby affirming the accuracy of the numerical simulations and enriching our understanding of the mechanism's real-world behavior and performance. By comparing finite element simulations, we determined that the mechanism closely followed the trajectory with a maximum error of 0.05 in normalized root-mean-square (RMS) values, in comparison to the kinematic model. Employing FEM simulations, we analyzed the impact of fabrication and instrumentation errors on the trajectory and meticulously evaluated the contribution of each factor to the overall error. Incorporating uniaxial test data into the hyperelastic material model, the novel numerical results are compared to previous existing models. The novel model displays significantly reduced RMS errors and highlights critical joint regions in folding zones. To mitigate strain, eight inventive joints are formulated. Comparative study reveals strain reduction in all novel mechanisms. This guides mechanism selection for specific goals like joint strain reduction. About half of the novel mechanisms are deemed optimal designs based on RMS errors in the standard trajectory. Exploring novel mechanisms under diverse loads identifies optimal of models. Numerical results, involving strain deviations, and trajectory RMS errors for an 8 mm radius and 50 mm elevation, mirror standard trends closely. At Z=50 mm, Org_〖30〗^◦and Org_〖45〗^◦are promising. For 10 mm radius and 40 mm elevation, Nov1_〖30〗^◦is the evident choice, maintaining coherent deviation and error patterns. Strain reduction in each joint facilitates optimal sensor placement within folding joints. This approach effectively diminishes sensor failure rates and mitigates sensor cracking issues. Leveraging this validated numerical representation, future simulations of origami-inspired mechanisms can be conducted with confidence, facilitating the design of innovative mechanisms.
-
ÖgeOtomatik depolama ve boşaltma sisteminin modellenmesi ve optimizasyonu(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-13)İnternetin ve internet alışverişinin tüm dünyada yaygınlaşmasıyla beraber insanlar ihtiyaç duydukları ürünlere daha hızlı ulaşabilir hale gelmiştir. Teknolojinin gelişimiyle artan bu ihtiyaç karşısında şirketlerin ürünleri zamanında teslim edebilmeleri gerekmektedir. Bu durum özellikle e-sipariş için geçerlidir. Zira internet tüketicileri genellikle siparişler için bir günlük döngü süresine ulaşan küçük miktarlarda bir ila iki mal sipariş ederler. Pazarın bu ihtiyacını karşılayabilmek için firmaların bir mal siparişinde yer alan tüm aşamaları kısaltması, artan rekabet ortamında hayatta kalabilmesi için gereklidir. Bu tez kapsamında bir mal siparişindeki önemli bir yeri tutan depolama sistemlerinden Otomatik Depolama ve Boşaltma Sistemleri (ODBS)'nin performansının arttırılması için çalışma yapılmıştır. Literatür araştırması yapılarak ODBS'lerin performanslarının arttırılmasına yönelik çalışmalar incelenmiştir. İncelemeler sonucunda üç ana yöntem gözlemlenmiştir. Bu yöntemler sırasıyla mal alma/bırakma politikalarının iyileştirilmesi, kolon tasarımının iyileştirilmesi ve ODBS pozisyon kontrolünün iyileştirilmesi şeklinde sıralanabilir. ODBS performansının arttırılması için yapılan önceki çalışmalar genellikle alma/bırakma politikasının optimizasyonu üzerine yoğunlaşmıştır. Bu nedenle bu tez kapsamında daha hızlı bir ODBS tasarımı için kolon tasarımı alternatifleri sunulmuş ve alternatifler arasından seçilen kolon tasarımının pozisyon kontrolü yapılarak ODBS performansının artışı simüle edilmiştir. Tez kapsamında öncelikle yüksek hız ve ivme değerleri belirlenmiş ve bu değerlere uygun bir kolon tasarımı belirlemek için çalışma yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda 6 adet kolon tasarımı üzerinde durulmuş ve bu kolon tasarımlarının birbirleriyle ağırlık ve mukavemet göz önüne alınarak karşılaştırılması yapılarak optimum kolon tasarımı belirlenmiştir. Seçilen kolon tasarımının pozisyon kontrolü kutup yerleşimi yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Pozisyon kontrolü sonucunda elde edilen grafiklerde seçilen kolon tasarımının üzerinde ataletten kaynaklı olarak oluşan titreşimlerin çok düşük olduğu ve tasarımın seçilen hız ve ivmelerde hareket etmeye uygun olduğu değerlendirilmiş ve ODBS'nin performansını arttırdığı simulasyon sonuçları ile doğrulanmıştır.
-
ÖgeSeri hibrit araçların modellenmesi, karşılaştırması ve simülasyonu(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-10-16)Geçmişten günümüze bakıldığında tekerleğin icadından ve buhar makinalarının aktif olarak kullanılmaya başlandığından bu yana önemli gelişmeler kaydedilmiş, ulaşım problemine alternatif birçok farklı çözümler geliştirilmiştir. Gelişen bu teknoloji ile sistem kendi avantajlarının yanı sıra dezavantajlarını da beraberinde getirmiştir. Otomotiv sektöründe büyük bir hacmi kaplayan içten yanmalı motorlu taşıtlar hala kullanılabilirliğini gösterse de değişen şartlar farklı alternatiflere insanları yönlendirmiştir. İçten yanmalı motorların kullanmış olduğu yakıt petrol bazlı olduğu için tükenen kaynaklar arasındadır ve gelecekte ciddi problemlere sebep olacaktır. Diğer problem ise petrol bazlı yakıtların egzoz gazı emisyonlarının çevreye verdiği zarardır. Bu nedenle günümüzde otomotiv teknolojileri elektrikli araçlara doğru yönlenmiştir. Elektrikli araçlar da kendi içerisinde hibrit elektrikli araçlar ve tam elektrikli araçlar olarak ikiye ayrılmaktadır. Bu tez kapsamında seri hibrit elektrikli araç modeli incelenecektir. Seçilen aracın farklı konfigürasyonları AVL Cruise paket programı yardımıyla incelenmiş. Programda kullanılan araç parametrelerin verimliliğe etkileri gözlenmiştir. Bu hesaplar yapılırken farklı optimizasyon metotları incelenmiş ve çalışmaya adapte edilmeye çalışılmıştır. Birinci bölümünde genel anlamda Türkiye ve dünyadaki otomotiv sektörüne değinilmiştir. İkinci bölümde; hibrit elektrikli araçlara genel olarak değinilmiştir. Bu kapsamda taşıtların tarihinden başlayıp, taşıt çeşitleri kullanılan enerji kaynağına göre sınıflandırılarak incelenmiştir. Sonrasında hibrit elektrikli araçlara genel giriş yapılıp, hibrit elektrikli araçların hibritlik oranı, taşıt güç mimarisi ve kullanılan komponentler açılardan sınıflandırması incelenmiştir. Üçüncü bölümde hibrit elektrikli araçların AVL Cruise paket programı ile taşıt simülasyonları yapılmıştır. Bu simülasyonda farklı tipteki araçlar da test edilmiştir. Taşıt simülasyonu için kullanılan programlar tanıtılmış ve tez kapsamında kullanılacak program hakkında bilgi verilerek devam edilmiştir. Sonrasında seçilen araç tanımı yapılmış ve similasyon sonuçları listelenmiştir. Değişen parametre değerleri ile sonuçlar elde edilmiş ve bu sonuçların yorumları ve etkileri verilmiştir. Dördüncü bölümde ise tüm değerlendirmeler yapılmış, AVL Cruise paket programı üzerinde yapılan çalışmalar ve çıkan sonuçlar verilmiştir. Beşinci bölümde çıkan sonuçların değerlendirilmesi kapsamında tartışma konuları belirlenmiştir. Gelecekte yapılacak çalışmalar konusunda bilgi verilmiş ve örnekler sunulmuştur.
-
ÖgeAdaptive balancing system for low speed rotating systems(Institute of Science and Technology, 2020-07)Extra weights, which is not placed on the rotation axis of shafts, create various of problems. In the meantime, unbalanced weights cause additional unwanted moments on systems. Those moments make difficulties on electrical motor against rotating shaft properly. Furthermore, additional moments cause excessive power consumption. On the other hand, shaft position control is getting harder with extra moment on the system. Moreover, when the required moment is increased, the electrical motor can not be utilized directly on the system. Additional power trains, such as gear, belt systems have to be added to the system to create enough moment by electrical motor. These added power trains come up with a bulky system. Furthermore, as the power transmission path is getting longer and longer, the precise of the system is getting lower and lower. Hence, the center of mass of the shaft is tried to be set on the rotation axis of the shaft with the help of counter weights. Traditionally adding counter weights is the common way to balance the shaft. If the shaft and counter balance weights are considered as a system, the system gets bulky with added extra counter weights. On the other hand, when the shaft consists of more than one pieces, the added counter weights ruin the shaft dynamics and constructions. When the shaft is firstly rotated in clockwise direction, then secondly rotated in counter clockwise direction, the system cannot respond in required sensitivity with counter weights because of the wobble problem. When the rotation axis and the principal inertia axis are different, the wobble problem occurs. Therefore, in this thesis work, the system is tried to be balanced with springs and a linear actuator. The system is tried to be minimized with ejected counter balance weights. On the other hand, when the shaft dynamics are changed by changing mass on the shaft or by changing the position of mass, the required balance moment is also changed. Therefore, if the system is tried to be balanced with counter weights, the counter weights quantity and position have to be changed accordingly. However, if the system is balanced with springs, the acting force on the shaft by the spring can be altered much more easily. The connection point of the spring can be changed to control the spring force. Nonetheless, system working speed have to be considered for proper working of the balanced system when the springs are utilized. Otherwise, the spring could be affected by the resonance and the spring could even increase the unbalance moment on the system. The springs are used to balance system in the literature. However, these springs are generally utilized for balancing extending structures, such as robot arms, telescopes and table lamps. In these systems, generally, there is a limited working range. Therefore, spring balanced systems are utilized for the specific working range. This work tries to balance the system for 360 degrees with the help of a spring.