LEE- Konstrüksiyon-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 5 / 10
-
ÖgeFluid flow-inspired curvature-aware print-paths from hexahedral meshes for additive manufacturing(Graduate School, 2022-12-22)Conventional manufacturing methods create objects by removing material via subtractive processes such as milling, drilling, and carving. In contrast, additive manufacturing (AM) deposits material to fabricate parts, which enables the manufacturing of more sophisticated geometries. Planar slicing methods, where layers are always parallel to the XY plane and on the Z axis, are traditionally used in AM to build 3D models layer by layer. However, quite a few hardware platforms have been developed for enabling the use of multi-axis AM with inputs of three-dimensional curves. These curves can be considered as print-paths and represent parts. This situation can be likened to using curved tool-paths in subtractive manufacturing. Models represented using curves conforms better to the part's geometry than those obtained by planar slicing methods. This also enables improved mechanical strengths in the printed parts. %One of the interesting studies done in recent years can be shown to obtain the print path for AM using hexahedral meshes. % Hexaehdral meshes are preferred both because they interpolate the surface feature curves of the model and represent them well in the surface curvature directions, and also because of the cuboid structures that we will use in this study. Thanks to recent improvements, computational methods are able to produce high-quality hexahedral meshes, whose hexahedrons are arranged along the principal curvature directions of the input surfaces. Curvature-aware print-paths, proposed by Gunpinar, follow these curvature directions and have enabled a reduction in stair-stepping effect in the printed parts. However, crosswise-contacts can exist between the print-paths (i.e., print-paths are quasi-perpendicular to each other), which is undesirable as failures may occur particularly at those contact regions. Therefore, the present work aims at generation of curvature-aware print-paths (similar to the print-path generation technique of Gunpinar) without crosswise-contacts between them. To solve this problem, we inspire from fluid flow and imitate (laminar) streamlines for an inlet and an outlet of a duct for designing curvature-aware print-paths. A hexahedral mesh is decomposed into blocks (cuboid-like sub-volumes), each of which is covered with fluid flow-inspired print-paths. A multi-axis (collision-free) additive manufacturing (AM) planning technique is also proposed. As a proof of concept, fluid flow-inspired curvature-aware print-paths are validated using a multi-axis AM simulator and machine.
-
ÖgeHidrolik tahrikli preste kapalı kalıpta sıcak dövme prosesinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi testi ve analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-25)Günümüzde bazı makina parça geometrilerinin karmaşık olması imal edilmelerini kısıtlamakta, imalat süresini ise uzatmaktadır. Sıcak dövme yöntemi ile proses öncesi ısıtılarak şekil verilebilirliği artırılan parçalarda, diğer yöntemlere göre daha düşük kuvvet ve enerjiye ihtiyaç duyularak tek seferde büyük şekil değişimi sağlanabilmektedir. Sıcaklık, basınç, kalıp geometrisi ve yağlama gibi temel parametrelerin parça geometrisine etkisi büyük olduğu için, soğuk şekillendirme kadar hassas parça geometrisi elde edilememektedir. Ancak, parça geometrisine etki eden optimum parametreler belirlenerek dövme prosesi sonrası, final parça geometrisine oldukça yakın parça geometrisi elde etmek mümkündür. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, istenen final parça geometrisine ulaşabilmek için hidrolik pres tahrikli kapalı kalıpta sıcak dövme prosesi modellenmiş ve parametre optimizasyonu yapılmıştır. Sonlu elemanlar metodu ile gerçekleştirilen sayısal modelleme için öncelikle final parçayı elde edebilmek için uygun iş parçası belirlenmiştir. Belirlenen iş parçasından, istenen final geometriyi elde etmek için proses zinciri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu proses zincirinde sırasıyla, iş parçasını ısıtma, soğuma, dış tufal giderme, haddeleme, kapalı kalıpta dövme ve soğuma adımları bulunmaktadır. İstenen final parça geometrisini elde edileceği kapalı kalıpta dövme adımında kullanılacak proses parametreleri belirlenmiştir. Bu parametreler sırasıyla; dişi ve erkek kalıp sıcaklığı, presleme hızı, kalıplar ile iş parçası arasında oluşan sürtünme katsayısı, iş parçasının ısıtıldığı ilk sıcaklık ve kalıplar ile iş parçası arasında gerçekleşen ısı iletim katsayısıdır. Gerçekleştirilen literatür çalışmaları doğrultusunda belirlenen her bir parametre için referans sayısal değerler oluşturulmuştur. Bu sayısal değerlere göre, pozisyon kontrollü gerçekleştirilecek simülasyon için proses tasarımı yapılmıştır. Yapılan proses tasarımı ile erkek kalıbın –Z yönünde hareket etmesi gereken mesafe değeri bulunmuş ve böylece referans simülasyon modeli oluşturulmuştur. Referans simülasyon sonucunda istenen final parça geometrisi elde edilememiş, iş parçası dişi kalıp tabanını tamamen dolduramamıştır. Yeniden proses tasarımı yapılarak erkek kalıbın presleme mesafesi artırılarak Ref-144 simülasyonu oluşturulmuş ve analiz tekrarlanmıştır. İstenen doluluk oranına ulaşılarak final parça geometrisine oldukça yakın geometri elde edilmiştir. Ancak erkek kalıbın presleme mesafesi artırıldığı için parçanın boyu istenen final parçanın boyundan kısa kalmıştır. Aynı zamanda iş parçası erkek kalıp ile dişi kalıp arasından akarak sakal oluşturmuştur, bu sebeple final parçayı elde etmek için talaş kaldırmak gerekmektedir. İstenen final parça geometrisini talaş kaldırmadan elde edebilmek adına referans parametre değerlerinde değişiklikler yapılmıştır. Optimum parametre değerlerini elde etmek için, referans değerler belirli oranlarda artırılıp azaltılarak on farklı analiz daha gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen analizlerin 2D geometrileri karşılaştırılarak optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Bu parametre değerleri ile Optimum simülasyon oluşturulmuştur. Yapılan analiz sonucunda çok az bir sakal oluşumu ile istenen final parça geometrisine ulaşılmıştır. Gerçekleştirilen analizler doğrultusunda 2 farklı deneysel çalışma 1250 tonluk hidrolik presle gerçekleştirilmiştir. Birinci proses çalışmasında, talaş kaldırmadan final parça geometrisinin elde edilmesi hedeflenmiştir. Ancak Optimum simülasyon parametreleri ile proses gerçekleştirilemediği için, Referans simülasyon parametreleri kullanılmıştır. İkinci proses çalışmasında ise parçanın dişi kalıp tabanı doluluk oranını kontrol etmek için Ref-144 simülasyon parametreleri kullanılmıştır. Deneysel çalışma ve analizlerin sonucunda oluşan parça geometrilerinin birbirine oldukça yakın olduğu görülmüştür.
-
ÖgeDevelopment of centrifugal pump for electric vehicle battery thermal management system(Graduate School, 2022)The demand for electric and hybrid vehicles is increasing day by day due to rapidly decreasing fossil energy sources and increasingly stringent emission regulations. Although electric vehicles are becoming more and more common, extending the vehicle's range and maintaining its performance throughout the range is still one of the biggest problems. One of the main reasons for this problem is the gradual decrease in battery performance and life due to the fact that the batteries are charged and discharged many times during the vehicle usage period. Heating that occurs in the battery cells along the life of the vehicle should be controlled by a suitable battery thermal management system (BTMS). Thanks to the cooling performance provided by BTMS , the heat generated in the battery cells during vehicle cycles is transferred to outside. In this way, battery life and vehicle performance are improved. In addition to the heating effect, cold environmental conditions have a critical importance in terms of battery cell life and vehicle performance. BTMS should not only prevent the battery from overheating during vehicle use, but also warm the battery to the optimum temperature at low temperatures. Under the 50° C degree temperature is required for battery life and it should be kept between 25-40° C temperature in operation cycle. BTSM has five main category which are air cooling, liquid cooling-heating, direct refrigerant cooling-heating, phase change material cooling-heating and thermo-electric cooling-heating. Among these five main topics, within the scope of this thesis, active liquid cooling was considered and a cooling pump was designed to provide enough coolant to thermal management system. In addition, in electric vehicles, there may be more than one coolant pump in different cooling lines inside the vehicle for the purpose of cooling the electronic components, electric motor and inverter. In order to design a cooling pump with high efficiency at the required flow rate and pressure that will meet the cooling needs of electric vehicles, each blade parameter that affecting the efficiency of the pump is handled separately and evaluated within the scope of the study. In the first place, a base pump was designed with turbomachinery design program. By performing computational fluid dynamics analysis of the designed base pump, pump efficiency and performance values were obtained. In the next steps of study, design parameters that affect pump performance and efficiency, such as blade wrap angle, cutwater diameter and surface roughness were investigated. After the numerical simulations, each blade parameter value that provides the highest efficiency was determined for the design point and these parameters were used during the new impeller geometry, which was desired to have an efficiency value above the base pump. In this context, we can examine the study in five main sections. In the first part, centrifugal pump fundamentals such as head, flow, efficiency and specific speed were explained.
-
ÖgeMekanik el fren sistemi sonlu elemanlar analiz modelinin deformasyon testleri ile doğrulanması ve tasarım iyileştirme çalışması(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-23)İnsanlık tarihindeki gelişim basamakları göz önünde bulundurulduğunda şüpesiz ki tekerleğin icadı büyük bir adımdır. Özellikle binek hayvanların evcilleştirmesi ile başlayan mobilite, tekerleğin icadı ile daha da artmış, böylece insanlık yaşam alanını farklı bölgelere taşıyarak bilginin taşınması ve yığılması sürecini hızlandırmıştır. Bu ilerleme süreci öyle bir noktaya gelmiştir ki insanlar haraketin kaynağı olan enerjinin sağlanmasını binek hayvanlardan buharlı makinalara, sonrasında ise fosil yakıt kaynaklı ve daha güçlü içten yanmalı motorların kullanılmasına evirmişlerdir. Enerjinin bu denli kullanılır seviyelere çıkması ile birlikte, kontrolü de tam anlamıyla sağlamak amacıyla, haraketin istenilen zamanda durdurulması ihtiyacı ve bu yönde gelişitirme süreçleri serüveni başlamıştır. Bu gereklilik ile birlikte durdurma bir diğer adıyla frenleme mekanizmalarının tarihi de başlamaktadır. İlgili tez çalışmasında frenleme sistemlerinden el fren/park fren mekanizması üzerine çalışılmıştır. Araç pasif güvenlik elemanı kategorisine girmekte olan mekanik el fren mekanizmaları araç park halinde iken, haraket etmesini engellemek amacı ile kullanılmaktadır. Özellikle eğimli arazide taşıtın sabit bir pozisyonda kalmasını belirli standartlar çerçevesinde sağlamak, ilgili park fren mekanizmasının temel görevidir. Bunun yanısıra aktif güvenlik elemanı olarak görev alan ve araç haraket halindeyken hızını düşürmek amacıyla kullanılan ayak fren sisteminde yaşanacak bir arıza anında, risk azaltıcı destek fren sistemi olarak kullanılması da beklenmektedir. Tez çalışmasında odaklanılan kısım mekanik el fren mekanizmasının yanal yük uygulanması durumundaki yer değiştirme miktarının azaltılmasıdır. Bu çalışmanın hedef iyileştirme değeri, 400 N'a kadar çıkan yanal yük altındaki deformasyonun %10 mertebesinde iyileşirilmesidir. Mevcut tasarımın yer değiştirmesinin ölçüldüğü pozitif ve negatif yönlü yanal basma testleri gerçekleştirilerek, sistemin yer değiştirme miktarı, çalışma boşluğu ve parça deformasyonları olarak 2 temel girdi biçiminde raporlanmıştır. Çalışma süresince odaklanılacak temek konu, parçalardaki gerinimler kaynaklı olan yer değiştirmeler olup, çalışma boşluklarının iyiyleştirilmesi ilgili tezin kapsamı dışındadır. Birden fazla numune ile yapılan testlerde ortalama değerler çıkartılarak, uygulanan yük/yer değiştirme grafikleri oluşturulmuştur. Sonrasındaki adımda mekanik el fren mekanizmasının, 3 boyutlu modeli Siemens NX 12 programı ile oluşturularak, test cihazındaki sınır şartlarının uygulanması ile Ansys Workbench modeli kurulmuş ve sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizler koşturulmuştur. Test sonuçları ile bilgisayar ortamındaki analiz sonuçlarının birbirini maksimum % 5 hata oranında doğrulaması sağlandıktan sonra ilgili test ve parça grubunun dijital ikizinin oluşturulma süreci tmaamlanmıştır. Bir sonraki aşamada, dijital ikizi oluşturulan mekanik el fren sistemi şekil optimizasyonu ve imalat/maliyet/uygulanabilirlik odaklı mühendislik yaklaşımları ile birlikte yanal basma mukavemeti açısından geliştirilmeye tabi tutulmuştur. Yeni geometri dijital ortamda %5'den daha az hata oranı ile çalışmakta olan sonlu elemanlar analiz modeli ile tekrardan yükleme altına alınmış ve elde edilen yer değiştirme sonuçlarında %10 mertebelerinde iyileşme olduğu görülmüştür. İlgili geometrinin imalatı ve tekrardan teste alınması süreçleri bu tez kapsamında olmayıp, çalışma mevcut hedefine ulaşmış bir şekilde tamamlanmıştır. Bunun yanı sıra, tez çalışmasında iyileştirme kapsamında olmayan dikey basma testleri de dijital ortama yine benzer hata oranları ile taşınmış olup, ilgili tasarım önerisi sonucunda bu yöndeki deformasyon miktarında ciddi bir değişim görülmemiştir.
-
ÖgeÜç tekerlekli motosiklet için bağımsız süspansiyon sistemi tasarımı ve analizi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-06-16)Taşıtlarda kullanılan modern anlamdaki süspansiyon 1907 yılında başvurulan bir patentlenle teknolojiye kazandırılmıştı. Takip eden yüzyıl boyunca farklı türlerde süspansiyon sisteminin tasarımı görülmüştür. Süspansiyonun araç dinamiğine ve konfora olan etkisi nedeniyle taşıt üreticileri bu alanda farklı konseptler denemeye devam etmektedir. Günümüzde üretilen üç tekerlekli motosikletler incelendiğinde ise genellikle yük taşıma amaçlı kullanıldığı için, bunun neticesinde oluşan müşteri profiline göre üreticiler tarafından süspansiyon sitemine yeterli önem verilmediği gözlenmiştir. İnternet üzerinden alışveriş ve son adım teslimat sektöründeki gelişmeler motokurye pazarında ve motosiklet kullanımında bir artış eğilim göstermektedir. Bu pazardaki teslimat firmaları ve çalışanlarının kullanabilecekleri araçlar arasında konfor ve yük taşıma kapasitesi arasında tercih yapmaları gerekmektedir. Araç dinamiği iyi olan motosikletler yük taşıma kapasitesi için yetersiz olurken yük taşıma için yapılmış 3 tekerlekli motosikletler ise süspansiyon sistemi nedeniyle konfor açısından yetersiz gelmektedir. Bunun temel nedeni arka aks üzerine bağlı olan 2 tekerleğin de birbirine göre bağlı hareket etmeye zorlayan tasarıma sahip olmasıdır. Bu tez çalışması kapsamında üç tekerlekli motosiklet için bağımsız süspansiyon sistemi tasarımı yapılarak bu sektördeki ihtiyaçlara çözüm getirilmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmasının ilk aşaması olarak pazar araştırması yapılarak kullanıcıların ihtiyaçları tespit edilmiştir. Yapılan araştırmalar sonucu tespiti yapılan konunun doğru olduğu ve motokuryelerin bu alanda ihtiyacı olduğu görülmüştür. Çalışmaya literatür araştırması süspansiyon sisteminin teorik çalışma yapısı incelenerek başlanmıştır. Bu sırada pazardaki mevcut ürünler üzerinden incelemeler yapılarak farklı konseptler incelenmiştir. Süspansiyon ve araç yerleşimi ile ilgili temel bilgiye sahip olduktan sonra tasarım için gerekli modellemeler CATIA uygulaması üzerinden yapılmıştır. Modelleme neticesinde bağımsız süspansiyon sisteminin çalışması ve sıkışması gibi farklı kullanım koşullarında değerlendirme yapılmıştır. Uygun tasarımın belirlenmesi için optimizasyon yapmak adına farklı konumlandırmalar yapılarak süspansiyon çalışmasına etkisi incelenmiştir. Yapılan kıyaslamalar sonucu tek seferde araç paketinin izin verdiği en iyi çözümü bulmak için çeşitli MATLAB kodları yazılmıştır. Çözüm kümesinden optimum noktalar elde edildikten sonra 3d modelleme yapılarak son kontroller yapılmıştır. Süspansiyonun araç üzerindeki konumu belirlendikten sonra bu durumdaki yükleme koşulları ve her bir durumda süspansiyonu sıkıştıran kuvvetler belirlenmiştir. Buna istinaden yay katsayıları belirlenip süspansiyon imalatçısı ile paylaşılmıştır. Tasarlanan sistemin sağlıklı çalışmasını kontrol etmek için fikstür üretilmiştir. Bu fikstür üzerinde süspansiyonun çalışma koşulları kontrol edilmiştir. Bağımsız süspansiyon çalışma hareketi kontrol edilerek aracın yatma hareketleri kontrol edilmiştir. Fikstür kontrolünde sistemin sağlıklı çalıştığı tespit edildikten sonra araç üretim aşamasına geçilebileceği görülmüştür. Tasarlanan sistemin gerçek araç üzerinde denenmesi için prototip motosiklet üretilmiştir. Motosiklet üzerine test için kullanılacak çeşitli veri toplayıcılar bağlanmıştır. Benzer motosikletlerin testlerinde kullanılan bir güzergahta çeşitli kullanım koşulları belirlenerek kontrollü testler yapılmıştır. Testler sonucunda tasarlanan sistemin rakiplerinden daha konforlu olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışması boyunca yapılan tüm hesaplamalar ve tasarım iyileştirmelerinin amacına ulaştığı görülmüştür.