LEE- Makina Dinamiği, Titreşim ve Akustik-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Son Başvurular
1 - 3 / 3
-
ÖgeHoparlör ızgarasının akustik davranışa etkisinin incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-05-30)Hoparlörler elektrik enerjisini sese dönüştürerek çalışan cihazlardır. Günümüzde akıllı elektronik cihazların çoğu, sesi oluşturabilmek için bünyesinde hoparlör bulundurmaktadır. Hoparlör ızgaraları bir taraftan sesin kendi üzerinden geçmesine izin verirken, bir taraftan da hoparlör bileşenlerini korumak amacıyla kullanılmaktadır. Hoparlör ızgaraları çoğu tüketici elektroniğinde hoparlörlerin önünde bulunduğundan, estetik açıdan da önem arz etmektedir. Hoparlör ızgaraları, tasarımlarına bağlı olarak yüksek frekanslı sesler üzerinde önemli değişiklikler oluşturabilmektedir. Hoparlöre ızgara eklenmesiyle birlikte, ızgara ile hoparlör diyaframı arasında kalan hacimde sesin önemli yansıma ve kırınımları oluşmaktadır. Bu da özellikle yüksek frekanslarda dalga boyunun küçülmesiyle, ızgaranın yüksek frekanslarda seste oluşturacağı etkinin anlaşılmasını zorlaştırmaktadır. Izgara estetik görünümünün ve akustik geçirgenliğinin mekanik tasarım ile optimize edilebilmesi için, hoparlör ızgarasının ses üzerindeki etkisinin doğru bir şekilde tahmin edilmesi önem kazanmaktadır. Literatürde hoparlör üzerine ızgara eklenmesiyle seste oluşan değişimi yüksek tutarlılıkla tahmin edebilen sayısal çalışmalar mevcuttur. Çalışmalarda ızgara deliklerinin boyutları artırıldığında ses geçirgenliğinin iyileştiği sonucuna ulaşılmıştır. Ancak ızgara delik boyutları büyütülürken her bir delik için kesit alanı genişletildiğinde, ızgara delik/yüzey alanı da artarak sesin aktarılabileceği alanda artış olmaktadır. Bu tez çalışmasında homojen delik dağılımına sahip ızgaranın, hoparlör diyafram alanına izdüşümünde delik/yüzey oranı eşit seçilip, farklı delik tipleri ve delik büyüklüklerinin ses geçirgenliğine olan etkilerinin daha tutarlı olarak karşılaştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca literatürdeki hoparlör ızgara çalışmalarında altıgen ve daire tipi delikler kullanılmışken, bu tez çalışmasında daire, kare ve delik boyunca kesit alanı sabit olmayan kavisli, genişleyen ve daralan tip ızgara modelleri farklı kalınlıklarda karşılaştırılmıştır. Ayrıca daire, kare ve kavisli delikler için ana delikler eş alana sahip olacak şekilde ayarlanarak, delik tiplerinin efektif şekilde karşılaştırılması hedeflenmiştir. Buna yönelik olarak, yüksek frekans üreten hoparlör (tweeter) önüne yerleştirilen ızgaranın frekans tepkisi üzerindeki etkisini tahmin etmek için bir bilgisayar simülasyonu yapılmıştır. Izgara kalınlığının ve ızgara delik şekil ve boyutlarının sese olan etkisini anlayabilmek için, farklı kalınlık ve delik tiplerine sahip ızgaralar modellenmiştir. Izgarasız hoparlör frekans cevabı referans alınarak, ızgaraların frekans cevabı üzerinde oluşturduğu değişimler karşılaştırmalı olarak grafik ve istatistiksel araçlarla gösterilmiştir. Sayısal çalışmalarla hoparlör ızgarasının frekans tepkisindeki değişim sonuçlarını doğrulamak için deneysel çalışma yapılmıştır. Bu amaçla sayısal modeldeki hoparlör ve ızgaralar referans alınıp, eklemeli imalat yöntemiyle farklı kalınlıkta ve delik tipinde ızgaralar üretilmiştir. Oluşturulan deney düzeneği ile elde edilen deneysel sonuçlar sayısal sonuçlar ile kıyaslanmıştır. Deneysel sonuçlar ile sayısal sonuçların genel olarak uyumlu olduğu görülmüştür. Yüksek (15 kHz ve üzeri) frekans değerlerinde farklılıklar görülmüşse de, oluşan bu sapma değerleri literatürde yer alan diğer çalışmalara benzer seviyededir. Elde edilen sonuçlara göre hoparlör ızgaralarında kalınlık artışı frekans cevabında pozitif ve negatif sapmalara neden olmakta ve hoparlör yönelimini de olumsuz etkilemektedir. Mümkün olan en ince kalınlıklı ızgara modellerinin tercih edilmesi ses kalitesi açısından en avantajlı durumu oluşturacaktır. Homojen delik dağılımına sahip ve efektif delik kesit alanının sabit olduğu ızgaralarda, delik boyutu değişiminin, frekans-ses basınç seviyesine etkisi arasında anlamlı bir ilişki bulunamamıştır. Genişleyen, daralan ve kavisli (hiperboloidal) delik tiplerine sahip ızgaralar kendi arasında mukayese edildiğinde; daralan tiplerdeki ızgaraların diğerlerine göre daha iyi performans gösterdiği görülmüştür. Ses yutumunun daha çok istendiği alanlarda kavisli delik tipine sahip ızgaraların tercih edilmesi daha avantajlı olabilir. Kesit çapı değişen ve kesit çapı sabit delikler arasında bir seçim yapılmak istendiğinde, ızgara delik hacmini artıracak şekilde bir seçim yapmak ses geçirgenliği açısından avantaj sağlayabilir. Son olarak, homojen delik dağılımına sahip olan ızgaralarla, faz tıpasına benzerlik gösteren ızgara sonuçları sayısal model ile karşılaştırılmıştır. Açıklık oranı sabit tutulan (%50) ve aynı kalınlıktaki modellerden faz tıpasına benzeyen ızgara tiplerinin ses geçirme performansını iyileştirdiği görülmüştür.
-
ÖgeAnalytical and numerical analysis of coupled linear vibrations of fgm beams and frames(Graduate School, 2022-10-22)Functionally graded materials (FGM) are composite materials with continuously varying material properties. They have been used in aerospace, defense, aviation industries as structural elements such as rods, beams, frames, plates or shells due to their advantages. Researchers have been investigating mechanical behavior of FGM structures for static deflection, buckling, free or forced vibration cases. In this study, vibration analysis of FGM beam and frames are studied via analytical and numerical methods for different beam theories. In the first chapter, literature review is presented about FGM beam vibrations. Scope, purpose and the method of the thesis are stated. In the second chapter, analytical model is derived for Euler-Bernoulli and Timoshenko beam theories. To this aim, Hamilton Principle is utilized for obtaining the governing equations and boundary conditions of beams. In the third chapter, finite element method (FEM) is revisited and a brief theoretical background is provided. For analysis of Euler-Bernoulli beam theory; linear and quadratic formulations are derived. FEM modelling of Timoshenko beam theory requires methods to eliminate "shear locking" phenomenon which is a numerical error that overestimates shear strain potential energy. In order to eliminate that the shear locking error; interdependent interpolation element method and reduced order integration element method are utilized. Another numerical problem, arising for linear elements of reduced order integration, which is called "hourglassing", is eliminated by using quadratic elements in case of reduced order integration. In the fourth chapter, analytical and FEM results of beams are compared with each other and verified by comparison with literature. Once the models are verified, a parametric studies are conducted for Euler-Bernoulli beam theory and Timoshenko beam theory in order to observe non-dimensional natural frequency change with respect to variations of $L/h$ ratio and power index (k) for clamped-clamped, simply-supported, clamped-pinned and clamped free ends. Mass normalized mode shapes are also presented for numerical and analytical solutions with Modal Assurance Criterion (MAC) matrices. Verified FEM formulations are applied to frames which are more complex structures than beams the analytical investigation of which cumbersome. FEM results of frames are also compared with literature studies. For frame analysis three different scenarios are presented with varying power index (k). In fifth chapter, results of parametric study are discussed and commented on. Effects of L/h ratio, power index (k) and boundary conditions on non-dimensional natural frequencies are explained and highlighted. Final remarks are made and possible next steps are recommended.
-
ÖgeAğır taşıtlarda ayna titreşimlerinin incelenmesi(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-09-09)Otomotiv sektöründeki rekabet, araç ağırlıklarının azaltılması konusunda firmaları zorlamakta, hafif tasarım yapılırken ise aracın yapısal rijidliği düşmekte ve titreşim hassasiyeti artmaktadır. Araç alt sistemlerinden biri olan ayna sisteminin titreşimlere duyarlı olması, aynanın yüksek genlikli titreşim yapmasına sebep olur. Yüksek genlikli titreşimler sonucunda ayna üstündeki görüntü bulanıklaşarak kaybolur ve bu görüntü kaybı trafik kazalarıyla sonuçlanabilir. Diğer bir değişle ayna sistemindeki aşırı titreşimler aktif güvenlik zafiyetine yol açmaktadır. Aynadaki görüntü kaybının sebep olduğu problemleri çözmek için ayna titreşimlerinin incelenmesi gerekmektedir. Tez kapsamında yapılan literatür araştırmaları, deneysel çalışmalar ve tecrübelerden yararlanarak titreşim duyarlılığı düşük bir aynanın sağlaması gereken dört adet kriter oluşturulmuştur. Bu kriterler ağır taşıtlar hedef alınarak belirlenmiştir. Kriterler modların ayrılması, modal sönüm, dinamik rijidlik ve araç çalışırken ayna üstündeki maksimum ivme değeri ile ilişkilidir. Titreşim performansı subjektif olarak değerlendirildiğinde geliştirilebilir seviyede olan geri görüş aynası, belirlenen kriterler doğrultusunda incelenmiştir. İnceleme çeşitli sonlu elemanlar analizleri ve fiziksel testlerle gerçekleştirilmiştir. Yapılan analiz ve testler sonucu aynanın kriterleri sağlamadığı görülmüştür. Sonlu elemanlar modeli ile çalışılarak aynanın kriterleri sağlaması için gerekli özellikleri bulunmuş ve öneriler oluşturulmuştur. Bu önerilere uyan bir ayna temin edilmiş ve gerekli analiz ve testler yapılmıştır. Analiz ve test sonusunda ayna, modal sönüm haricindeki tüm kriterleri sağlamıştır. Prototip ayna subjektif olarak değerlendirildiğinde de titreşim problemi görülmemiştir. Prototip aynanın, modal sönüm kriterini sağlamamasına rağmen subjektif değerlendirmelerde problemsiz olarak görülmesi, bu kriterin tekrar ele alınmasını gerektirmiştir. Maksimum ivme kriteri sonlu elemanlar metodu ile de incelenebilir. Ancak ayrıntılı sonlu elemanlar modeli ve motor yüklerine ihtiyaç duyulur.