Mechanical vibration
52 theses under this subject heading
Tel çekme için bir ultrasonik rezonatör
In this research several utrasonic resonators which would be coupled to a typical wire drawing process to improve the process efficiency, decrease the pulling forces and increase the mechanical specifications by introducing coupled longitudinal-torsional vibrations were designed. In a finite elements method analysis the forces produced in a wire drawing process has been calculated, three utrasonic resonator which work under these forces were designed and another finite elements method anaysis was used to calculate and compare the vibrations produced by these resonators under different working conditions. One of the resonators was fabricated and tested in an experimenta setup to verify the numerical results.
Frezelemede kesici takım hatalarının deneysel mod ayrıştırma yöntemiyle tespiti
Bu tezde frezeleme sırasında kesici takımda oluşan lokal hataların titreşim esaslı Deneysel Mod Ayrışımı (DMA) yöntemiyle belirlenmesi sunulmaktadır. Öncelikle takım hatalarının belirlenmesinde esas teşkil eden titreşimlerin istatistiksel parametreleri (RMS, Crest faktörü ve Kurtosis) açıklanmaktadır ve deneysel mod ayrıştırma metodunun esasları detaylandırılmaktadır. Hatasız ve farklı hata durumlarında elde edilen takım titreşimleri bilinen yöntemlerle ve Deneysel Mod Ayrıştırma metodu yardımıyla incelenmiştir. Bilinen zaman ve frekans bölgesi yaklaşımları lokal hatayı tespit etmede yetersiz kaldığı bulunmuştur. Buna karşılık deneysel mod ayrıştırma metodu yardımıyla bileşenlerine ayrılan titreşim sinyalleri üzerinde hata belirtileri daha net olarak tespit edilmektedir.
Dişli üretimde kuvvet modellemesi ve titreşim esaslı hata tespiti
Talaşlı imalat, başta havacılık, enerji, otomotiv ve medikal olmak üzere endüstride bir çok alanda tercih edilen çok yönlü ve hassas üretim yöntemidir. Talaşlı imalatta kesici takımın yüksek performansla istenilen özelliklerde ve maksimum takım ömründe talaş kaldırması istenmektedir. Talaş kaldırma esnasında oluşan kesme kuvveti bileşenlerinin doğru tahmini, kesme gücünün belirlenmesi, işleme hassasiyetinin geliştirilmesi, tezgah titreşimlerinin belirlenmesi ve iş parçası yüzey kalitesi ve geometrik hassasiyetin sağlanması için son derece önemlidir. Bununla beraber, imalatta kullanılan kesici takımların durumlarının izlenmesi, ürün kalitesini, üretimin sürekliliğini ve verimliliğini arttırmak için oldukça önemlidir. Bu çalışma modül freze yardımıyla dişli üretimi esnasında oluşan kesme kuvvetinin belirlenmesi ve kesici takımda oluşan lokal hataların titreşim esaslı durum izleme yöntemleriyle tespitine odaklanmıştır. Kesme kuvveti bileşenlerinin doğru belirlenmesi için öncelikle evolvent profile sahip kesici kenar modellemesi yapılmış ve Kienzle yaklaşımı kullanılarak kesme kuvveti bileşenleri doğru şekilde hesaplamıştır. Ayrıca, kullanılan yöntemin etkinliğini ve doğruluğunu kanıtlamak için farklı kesme koşullarında deneyler yapılmıştır. Sonuçlar kesme kuvveti bileşenlerinin önemli bir doğrulukla tahmin edilebildiğini kanıtlamıştır. Kesici takımın farklı dişlerinde oluşan lokal hataları tespit etmek amacıyla kesme esnasında oluşan titreşimler ivmemetreler yardımıyla toplanmıştır. Elde edilen titreşimlerinin zaman ve frekans bölgesi incelemelerinin yanında, sürekli dalgacık dönüşümü ve sınıflandırıcı algoritmaları kullanılarak takımdaki lokal hatalar tespit edilmiştir.
Farklı taşlama koşullarında oluşan akustik emisyon faaliyetlerinin kısa zamanlı Fourier dönüşümü ile incelenmesi
Taşlama, tornalama, frezeleme, raybalama vb. gibi talaşlı imalat yöntemleri ile yeterli ölçüm hassasiyeti ve yüzey kalitesinin elde edilemediği durumlarda kullanılan son üretim sürecidir. Bu çalışmada, farklı kesme hızı ve radyal besleme hızı şartlarında elde edilen akustik emisyon (acoustic emission, AE) faaliyetlerinin kısa zamanlı Fourier dönüşümü (short time Fourier transform, STFT) kullanılarak incelenmesi ve STFT esaslı anlık enerji değişiminin kullanımı sunulmaktadır. Deneysel veriler tam otomatik dalma tipi silindirik bir bilgisayarlı nümerik kontrol (computer numerical control, CNC) taşlama tezgâhından elde edilmiştir ve üç farklı durumda (normal taşlama, daha yüksek kesme hızı ve daha büyük besleme) taşlama koşullarının durumu izlenmiştir. Elde edilen AE verileri öncelikle zaman ve frekans bölgesi incelemeleri yardımıyla değerlendirilerek, farklı çalışma koşullarının belirtileri tespit edilmiştir. Spektrogram, AE faaliyetlerinin enerji içeriğinin zaman-frekans düzlemine nasıl dağıldığını gösterir. 300kHz'e kadar olan AE özelliklerinin tüm taşlama koşulları için sinyal enerjisine en büyük katkıyı sağladığı ve proses parametrelerinin izlenmesi için ideal veri kaynağı olabileceği bulunmuştur. Ayrıca, kesme hızındaki veya radyal beslemedeki herhangi bir artışın, STFT analizinden elde edilen anlık enerjide bir artışa neden olduğu bulunmuştur.
Investigation of the effects of structural nonlinearities on the aeroelastic stability of two- dimensional airfoil
In this thesis, the effects of nonlinear structural components on the aeroelastic stability of a 2D airfoil section which is studied in the academic and industrial environments since the theoretical foundation that was published in 1940s, is investigated. The aerodynamic forces obtained from the potential flow theory were used in the studies. Potential flow theory is decided to be used in this thesis as it is a widely used in aeroelastic studies hence it gives successful results at subsonic speeds and can be applied mathematically quickly and simply. The time integration methods are found to be time inefficient especially at higher airspeed where the oscillation amplitudes are high as well. It is also realized that time integration methods are not capable of describing the stability and bifurcations in details. For these reasons, numerical continuation methods are decided to be used to obtain detailed stability and bifurcation characteristics of the system in shorter times. The flutter speed of the linear system is found with solving eigenvalue problem which is derived from equation of motion. Again using this equations and mathematical expressions of the nonlinear structural components, the nonlinear differential equations were obtained. The nonlinear structural components cubic stiffness, quadratic damping and free-play are studied in this thesis. The numerical continuation analyzes are performed in an open source MATLAB package software MATCONT. In these analyzes, it was observed that the nonlinear components have important impact on the stability of the system and caused to arise limit cycle oscillations. It is also found that, the stability and amplitude of the limit cycle oscillations are highly effected from the coefficients of nonlinear components and the degree of freedom where the nonlinear components are introduced.
Phononic band gaps in two-dimensional periodic structures with inertial amplification mechanisms
In this thesis, a 2D periodic structure equipped with inertial amplification mechanisms is designed. The structure is optimized to obtain a wide and deep phononic band gap in low frequency ranges. The aim is to prevent wave propagation, hence suppress mechanical vibrations. In the literature, there are two common ways to generate band gaps, Bragg scattering and resonance scattering. Alternative to these methods, inertial amplification method is used in this study. Different types of inertial amplification mechanisms are discussed. Then, a 1D distributed parameter model, which is equivalent to the proposed inertial amplification mechanism, is used to construct the 2D periodic structure. First two natural frequencies of the 1D model are found analytically. The model is designed to have a band gap between these two natural frequencies. Yet, in order to calculate the frequencies more accurately and easily optimize the model, Finite Element Analysis is conducted on the model. The 2D periodic structure is composed of two different 1D unit models. These models are optimized so that the 2D structure has a wide and deep band gap at low frequencies. Prototypes of the two 1D unit models and the 2D structure are produced, and frequency responses of them are obtained by experimental modal analysis. The experimental and numerical frequency response results match quite well, which validate that the 2D structure has a wide and deep band gap.
Nanoteknolojide yerel olmayan çubuk teorisinin statik ve dinamik problemleri
Modern teknolojide, cihaz özellikleri büyük bir hızla artmakta, boyutlar ise aynı hızla küçülmektedir. Malzeme boyutları küçülmeye başladıkça, özellikle, nanometre mertebelerine inildiğinde, malzemelerin yeni ve mükemmel fiziksel özellikleri ortaya çıkmaktadır. Atomların ve moleküllerin dizilişi tasarlanarak olağanüstü özelliklere sahip yeni yapay malzemeler ortaya çıkarılmaktadır. Bu malzemelerle, nano boyutlarda cihazlar ve sistemler tasarlanmaktadır. Bu yeni teknolojiye nanoteknoloji denmektedir. Nanoteknolojinin en önemli temel alanlarından biri nanomekaniktir. Nanomekaniğin çalışma konusu, nano boyuttaki sistemlerin kuvvet ve yer değiştirme ilişkilerinin ve titreşim özelliklerinin analizi ile fonksiyonel ve elastik karakteristiklerinin incelenmesidir. Özellikle, karbon nanotüplerin keşfinden sonra, nanomekanik konusundaki çalışmalar yoğunlaşmıştır. Son zamanlarda, nano elektromekanik sistemlerin (NEMS) ortaya çıkması, bunlara olan ilgiyi oldukça arttırmıştır. Literatürde yapılan ve nanotüplerin ve nanoçubukların statik ve dinamik davranışları inceleyen çalışmalar, analizlerinde üç temel yöntem kullanmışlardır: Atom seviyesinde modelleme. Hibrid: Atom seviyesinde-sürekli ortamlar mekaniği ve Sürekli ortamlar mekaniği. Atom seviyesinde modelleme yönteminde, genel olarak, klasik moleküler dinamik ve yoğunluk fonksiyonu teorisi kullanılmaktadır. Hibrid yöntemde ise, atomlar arası potansiyel enerji, sürekli ortam analizine doğrudan uygulanmaktadır. Sürekli ortamlar mekaniği teorisi, karbon nanotüpleri ve nano çubukları, sürekli ve homojen makro yapılar olarak ele almaktadır. Atomlar arasındaki kafes boşlukları gibi, malzeme mikro yapılarına ait özellikler ihmal edilmektedir. Klasik veya yerel sürekli ortamlar teorisinin, nano boyuttaki sistemlere uygulanabilirliğinin kısıtlı olmasının esas nedeni, atomlar arası kafes boşluklarından dolayı oluşan malzemedeki ayrık yapının, sürekli ortam kabülü ile modellemeye uygun olmamasıdır. Diğer bir deyişle, nano ölçekte, malzeme özellikleri boyuta bağlı olarak değiştiği için, nano-malzemelerin mekanik davranışının belirlenmesinde, küçük ölçek etkisinin göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Nanometre mertebesindeki sistemlerde, küçük ölçek etkisi oldukça önemli hale gelmektedir. Böylece, nano yapılarla ilgili çalışmalarda, boyut etkisinin hesaba katıldığı yerel olmayan sürekli ortam mekaniğinin uygulanmasına başlanmıştır. Yapılan literatür araştırmasında, çoğunlukla, doğru eksenli nano çubukların statik ve dinamik analizinin ele alındığı görülmektedir. Eğri eksenli nano çubuklarla ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bunların bir çoğu, atom seviyesinde modelleme veya hibrid yöntemleri kullanmaktadır. Yerel olmayan elastisite teorisinin kullanıldığı az sayıdaki çalışmada ise, yerel olmayan etki olarak, sadece eğilme momenti göz önünde bulundurulmaktadır. Statik problemleri ele alan çalışmalar, sadece eğilme etkisini gözönüne almakta, kayma deformasyonu etkisini ihmal etmekte, kesme kuvvetinin yerel olmayan etkisini göz önüne almamaktadır. Titreşim problemlerini inceleyen çalışmalarda ise, hem kayma deformasyonu hem de dönme eylemsizliği etkileri genellikle ihmal edilmektedir. Ayrıca, çözümler, çeşitli sayısal ve yaklaşık yöntemlerle elde edilmektedir. Bu çalışmada, düzlemsel eğri eksenli nano çubukların statik ve dinamik davranışları, yerel olmayan elastisite teorisinin genel denklemleri kullanılarak incelenmiştir. Eringen tarafından verilen yerel olmayan elastisite teorisinin genel denklemleri, silindirik koordinatlarda yazılarak, çubuk teorisine uygulanmıştır. Böylece, yerel olmayan çubuk teorisi denklemleri, değişken yayılı yükleri taşıyan değişken eğrilikli ve değişken kesitli çubuklar için elde edilmiştir. Bu denklemler kullanılarak, düzlemsel eğri eksenli çubukların düzlem içi statik ve dinamik problemleri incelenebilmektedir. Denklemlerde, hem momentlerin ve hem de kuvvetlerin yerel olmayan etkileri gözönüne alınmaktadır. Eksenel uzama ve kayma etkilerinin yanında eksenel ve kayma kuvvetlerinin yerel olmayan etkilerinin de gözönüne alındığı literatürdeki ilk çalışma bu olmuştur. Eğri eksenli çubğun statik davranışını ifade eden denklemlerin analitik kesin çözümü, başlangıç değerleri yöntemiyle elde edilmiştir. Başlangıç değerleri yönteminin üstünlüğü; yüksek mertebe statik belirsizliklerin, problemin çözümüne ilave bir zorluk katmamasıdır. Herhangi bir bilinen sınır şartı ile kesin analitik çözüm elde etmek mümkündür. Farklı geometri ve kesite sahip çubukların asal matrislerinin analitik ifadeleri elde edilmiştir. Böylece, çubuk eksen eğrisi ve kesiti ne olursa olsun, yer değiştirme, kesit dönmesi ve kesit tesirleri değerleri eksen eğrisi boyunca analitik olarak belirlenebilmektedir. Ayrıca, teoride ortaya çıkan parametreler belirlenerek, bunların statik davranışa etkileri incelenmiştir. Boyut parametresi, çubuk açıklığı, narinlik oranı gibi bazı parametrelerin değişiminin çubuğun statik davranışına etkisini göstermek amacıyla çeşitli çubuk geometrileri, yükleme ve sınır şartları ile ilgili problemler çözülmüştür. Sonuçlar, eksenel uzama ve kayma deformasyonu etkilerini göz önüne alan ve almayan farklı durumlar için hesaplanmıştır. Çeşitli problemler çözülmüş ve yer değiştirme, dönme açısı ve gerilme bileşenlerinin kesin analitik denklemleri elde edilmiştir. Bu çalışmada önerilen yöntemle boyut parametresi ve çeşitli geometrik parametrelerin eğri eksenli nano çubukların statik davranışına etkileri incelenmiştir. Narinlik oranı λ=(R θ_t)⁄√(I⁄A) , 20 ile 150 arasında ve çubuk açıklığı (θ_t) 10° ve 180° arasında alınmıştır. Boyut parametresi (R⁄γ)' nin 1 ile 10 arasında değiştiği kabul edilerek yerel olmayan boyut faktörü γ 1,56 nm olarak alınmıştır. Poisson oranı ve Young modülü sırasıyla υ=0.3 ve E=1 TPa, alınmıştır. Ancak bu çalışmada, yerel ve yerel olmayan teorilerle elde edilen sonuçların oranları verildiğinden sonuçlar bu değerlere bağlı değildir. Çubuk statik davranışını ifade eden denklemlerden hareketle, D'Alembert prensibi yardımıyla, dinamik davranışları ifade eden denklemlere ulaşılabilmektedir. Eksenel uzama, kayma deformasyonu ve dönme eylemsizliği etkilerini göz önüne alan dinamik denklemlerin kesin çözümü, başlangıç değerleri yöntemiyle, düzlem içi titreşimler için elde edilmiştir. Kesin çözüm, sadece, sabit kesitli, çember eksenli çubuklar için söz konusu olmaktadır. Titreşim ile ilgili çeşitli problemler çözülerek, doğal frekanslar elde edilmiştir. Ayrıca, elde edilen frekanslar yardımıyla mod şekilleri de çizilmiştir. Boyut parametresi, çubuk açıklığı, narinlik oranı gibi bazı parametrelerin değişiminin çubuğun dinamik davranışına etkisini göstermek amacıyla çeşitli örnekler verilmiştir. Ayrıca, değişken eğrilikli ve kesitli çubuklar da, birçok sabit eğrilikli ve kesitli çubuk elemandan oluşuyormuş gibi modellenmiş ve aynı çözüm yöntemi kullanılarak sonuç elde edilmiştir. Sonuçlar, etkilerin göz önüne alındığı ve alınmadığı farklı durumlar için hesaplanmıştır. Bu çalışmanın temel amacı, nano boyutlardaki çubukların statik ve dinamik problemlerinde, yerel olmayan elastisitenin kullanılmasının klasik elastisiteye göre çok daha üstün olduğunu ve nanoyapıların mekanik davranışlarını anlamada yerel olmayan etkilerin önemli olduğunu göstermektir. Çalışmada, eğri eksenli nano çubukların statik davranışları için temeli Eringen'in yerel olmayan elastisite teorisine dayanan boyuta bağlı yeni bir çubuk teorisi sunulmuştur. Yerel olmayan bünye denklemleri klasik çubuk denklemlerine uygulanmıştır. Eksenel uzama ve kayma deformasyonu etkileri ve bunlar ile eğilme momentinin boyuta bağlı etkileri analitik modelde ele alınmıştır. Kesin çözüm için başlangıç değerleri yöntemi kullanılarak sonuçlar analitik olarak elde edilmiştir. Diğer modelleme yöntemleri bazı kusurlarından dolayı yetersiz kalmaktadır. Atomistik yaklaşımın karmaşık atomik yapıları modelleme kapasitesi yoktur ve hesaplama yönünden pahalı olmaktadır. Öte yandan, klasik sürekli ortam yaklaşımları daha basit formülasyonlar vermekte fakat boyuttan bağımsız olmaları nedeniyle yetersiz kalmaktadırlar. Çalışmaların çoğunda, nano çubuklar kusursuz şekilde düz kabul edilmektedir, fakat sensörler gibi nano teknoloji uygulamalarında kullanılmaları için eğri eksenli üretilebilmektedirler. Bu gerçekten hareketle, nano çubuk denklemleri elde edilerek kesin çözümler geliştirilmiştir. Ayrıca, mühendislik uygulamaları için yerel olmayan bir sonlu eleman geliştirmek bu çalışmayla mümkün olabilecektir. Nano bilim ve nano teknolojideki ilerlemeler son on yılda modern dünyayı şekillendirmiştir. Teori, modelleme ve simülasyon bu ilerlemelerde kritik bir rol oynamıştır. Burada önerilen çözüm yöntemi, MEMS ve NEMS uygulamalarındaki eğri eksenli çubuk komponentlerin tasarım ve üretimine yardımcı olacaktır. Bu çalışmadan elde edilen sonuçların nano aygıtların mühendislik tasarımına yol göstereceği ümit edilmektedir.
Design of a passive self-tuning lever-type vibration isolation system
In this study, a novel self-tuning passive lever-type vibration isolation system for base excitations is described. Due to inertial coupling within the vibration isolation system, an antiresonance frequency is generated, which depends on the amplification ratio of the lever. At this frequency, the instant center of zero velocity of the lever coincides with the payload hinge point. As a result, the payload experiences minimum amount of vibration. When the excitation frequency changes, the system changes the lever ratio so as to bring the antiresonance frequency to coincide with the excitation frequency to suppress the output vibration. The designed mechanical system does not require any electronic sensors or actuators. The self-tuning operation is enabled by a vibro-impact type actuator powered by the input vibration rendering the system self-powered. This actuator is placed below the payload hinge and moves the lever in the appropriate direction to bring the instant center of zero velocity to the payload hinge position. Hence, the system achieves the optimum lever ratio for minimum vibration output. The equations of motion of the system are derived and the location of the instant center is obtained analytically. Then, multi-body dynamic simulations are carried out to verify the self-tuning response of the system. An experimental set-up incorporating a variable ratio lever, a softly suspended ground mass and a vibro-impact type actuator, is designed. Experimental results validate that the system always goes to antiresonance condition in the working frequency range.
Kenar çatlaklı NiTi şekil hafızalı alaşımın düzlemsel gerinim altında iki parametreli karakterizasyonu
Şekil hafızalı alaşımlar; tersinir, yayınımdan bağımsız,martensit faz dönüşümü gösteren metalik alaşımlardır. Bu çalışmada, sonlu elemanlar analizi kullanılarak süperelastik NiTi şekil hafızalı alaşımda çatlak ucu gerilmesi ve kısıtlaması tetkik edilmiştir. Bu amaçla kenar çatlaklı düzlemsel gerinim şartlarını sağlayan bir numune homojen dağılımlı uzak gerilme alanına tabi tutulmuştur. Hem Mod I hem de karışık modlu (Mod I + Mod II) yükleme rejimi incelenmiştir. Kırılma mekaniğinin çoklu-parametre yaklaşımıyla çatlak ucu gerilmelerinin asimptotik r^(-1/2) ve radyal r^0 terimlerine bağıntısı irdelenmiştir. En küçük kareler prensibiyle doğrusal olmayan regresyon metodu, sonlu elemanlar verisi kullanılarak çatlak ucu gerilmelerinin kapalı form olarak ifade edilmesinde kullanılmıştır. r^0 teriminin şekil hafızalı alaşımlarda çatlak ucu gerilmelerinin doğru ifadesinde önemli rolü olduğu gösterilmiştir.
Uçakların iniş takımı süspansiyonlarının yarı aktif adaptif kontrolü
Günümüzde, dünya genelinde hava taşımacılığı çok önemli bir yere gelmiştir ve giderek gelişmektedir. Bu gelişmelere bağlı olarak geleneksel uçak tasarımı da geçmişten günümüze kadar birçok değişime uğramış, tasarımlarında daha ekonomik ve daha efektif iyileştirmeler yapılmıştır ve yapılmaya devam etmektedir. Buradan yola çıkarak, bu çalışmada iniş takım süspansiyon sistemine yeni bir kontrol yöntemi uygulanmıştır. Geleneksel uçaklarda basit bir hidrolik süspansiyon mevcuttur ve bu sistem pasif olarak çalışmaktadır, yani sistem kontrol edilememektedir. Yarı-aktif kontrol teknolojisi ile, anlık kesintisiz kuvvet ve hareket kontrolü sağlanabilmektedir. Böylece sönümleme ortam şartlarına göre kontrol edilebilecek, daha sağlıklı bir sönümleme elde edilebilecektir. Bu çalışmada, yarı aktif kontrol sistemi MR damper aracılığıyla uygulanmıştır. Yarı aktif kontrolcülü sistem ile pasif sistem karşılaştırılmıştır.
Manyeto-reolojik sönümleyici ile demiryolu köprü titreşimlerinin kontrolü
Bu tez çalışmasında, parametreleri bilinen gerçek bir demiryolu köprüsünün hareketli yük altında titreşimleri analiz edilmiş ve bu titreşimler bulanık mantık kontrol algoritması tabanlı çalışan Manyeto‐Reolojik (MR) sönümleyici ile bastırılmıştır. Çalışmada parametreleri bilinen, tek kirişli (single‐span) gerçek bir demiryolu köprüsü seçilmiş ve buna ait yapısal parametreler kullanılmıştır. Dinamik titreşim analizlerini gerçekleştirmek için köprü, Euler‐Bernoulli kiriş teorisi kullanılarak basit mesnetli, homojen ve enine kesitli olarak modellenmiştir. Sürekli bir sistem olarak matematik modeli oluşturulan köprü Petrov‐Galerkin yöntemiyle ayrıklaştırılmıştır. Köprünün uçlarına simetrik ve çapraz pozisyonda iki adet MR sönümleyici yerleştirildiği düşünülerek titreşimlerin bastırılması hedeflenmiştir. MR sönümleyiciler ise bulanık mantıklı kontrol algoritması yardımıyla simülasyon ortamında kontrol edilmiştir. Köprü titreşimleri, taşıtın farklı hız ve yükleri için çeşitli senaryolarda analiz edilmiştir. Yapılan bu analizler sonucunda hareketli yüke maruz kalan köprü üzerinde yer değiştirme, hız ve ivme değerleri kontrolörlü ve kontrolörsüz olarak hem zaman hem de frekans alanında incelenmiştir. Her iki alanda elde edilen cevaplar, uygulanan yarı aktif kontrolün performansını ortaya koymuştur.
Yapıların titreşim konforu açısından incelenmesi
Günümüzde hızla yayılan ulaşım ağları, gelişen teknoloji, artan makineleşme ve yapılaşma titreşim olaylarını yaşamımızın bir parçası haline getirmektedir. Doğa olayları dışındaki tüm titreşimler makinelerin çalışmasıyla oluşan mekanik titreşimlerdir. Mekanik titreşimlerin yayılması 18. yy başında sanayi devrimiyle birlikte üretim tezgâhları, trenler, vb. yapılmasıyla başlamıştır. 19. yy ikinci yarısında insan konforunu ele alan çalışmalar yapılmaya, 1970'li yıllarda da uluslararası standartlar oluşturulmaya başlanmıştır. Titreşim olaylarını bilimsel metotlarla değerlendirebilmek için titreşim hareketini, ölçülebilir değerlerini ve aralarındaki ilişkiyi anlamak gerekmektedir. Titreşimi oluşturan kaynaklar yapı dışında ve içinde yer alabilmektedir. Titreşim kaynaklarının her birinin farklı özellikleri olduğundan titreşimlerin iletimi, yayılımı ve etkisinin büyüklüğü değişiklik gösterecektir. Titreşimler genellikle yapıya olan etkileri konu edilerek hasar ve deprem kapsamında incelenmekte fakat yapı zarar görmese de işlevini yitirdiği durumlar olabilmektedir. Titreşim olaylarının etkili olması neticesinde yapıları kullanan insanların hasta olması veya bulundukları mekânda rahatsızlık hissi duyması yaşam kalitesini düşürmektedir. Konfor konusu çoğu zaman göz ardı edilmiş veya yeterli çalışmalar yapılmamıştır. Yapıları titreşim konforu açısından incelerken rahatlık-rahatsızlık dışında bilimsel açıklamalar ve çıkarımlar yapabilmek için dünyadaki konfor konulu standartlar ve hesaplama yöntemleri araştırılmıştır. Ölçümlerde kullanılmak üzere TSE onaylı ISO 2631-2 ve DIN 4150-2 standartları uygun görülmüştür. ISO 2631-2 standardının 2001 yılı yayınında sınır değerleri oluşturan parametrelerin yetersiz olduğu düşünülerek sınır değerler kaldırılmış, veri toplama ve karşılaştırma yapılması için kullanılması önerilmektedir. Yapıları titreşim konforu açısından deneysel bir yöntemle değerlendirebilmek için farklı titreşim kaynakları, işlevi ve taşıyıcı sistemi olan 10 yapı seçilmiş, ivme ölçer cihaz ile titreşim ölçümleri yapılmıştır. Her yapıda her bir standart için 20 dakikalık 3 ölçüm yapılmıştır. Yapıların tipik özellikleri ve ölçüm değerleri açıklandıktan sonra tüm yapılar analiz edilerek titreşim kaynakları, taşıyıcı sistem ve kat sayıları karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler analizler neticesinde değerlendirilmiş, belirli kriterler ile karşılaştırma yapılarak yapılar kullanıcı konforu açısından incelenmiştir. Ölçümde kullanılan standartlar da karşılaştırılarak tutarlılıkları kontrol edilmiş ve uygunlukları onaylanmıştır. Elde edilen sayısal veriler değerlendirildiğinde bütün yapılar DIN 4150-2 standardında belirlenen sınır değerleri aşmamaktadır. Tüm ölçümlerin karşılaştırılması ve detaylı incelenmesi neticesinde konfor konusunda etkili olan faktörler değerlendirilmiştir. En büyük titreşim değerleri, iç titreşim kaynaklarının çok etkili olduğu yapılarda elde edilmiştir. Etkili dış titreşim kaynaklarının bulunduğu birçok yapıda küçük değerler elde edilmesi, dış titreşim kaynaklarının beklendiği kadar etkili olmadığını göstermektedir. Belirgin iç titreşim kaynağı bulunmayan yapılar arasında yüksek yapıların büyük titreşim değerlerinin ölçülmesi kat sayısının önemli olduğunu göstermektedir. Betonarme taşıyıcı sistemi olan yapılarda betonarme sistemin rijitliği sebebiyle küçük titreşim değerleri beklenmektedir. Fakat bu yapılarda, farklı taşıyıcı sistemi olan diğer yapılardan daha büyük titreşim değerlerinin ölçülmesi taşıyıcı sistemin beklendiği kadar etkili olmadığını göstermektedir.
Solenoidin oransal eyleyici olarak modellenmesi ve karakterizastonu
Solenoids are simple electromagnetic actuators, which convert electrical energy to mechanical energy. They can be used in variety of engineering applications such as in valves. They usually operate at on-off mode and it is a nonlinear motion, i.e. the output mechanical motion highly depends on the plunger position. However several attempts have been made recently to operate solenoids as a position-controlled actuator. Therefore accurate modelling of solenoids is essential, in order to use them in position-controlled mode. The objective of this study is to build an accurate solenoid model and to validate the model by experiments. In this thesis, an off-the-shelf solenoid is modelled. Modelling includes employing governing equations and finite element analysis. An experimental setup for characterization of a solenoids is designed and manufactured. Characterization includes driving the solenoids at different excitation and loading conditions. The displacement of the plunger and the force applied by the plunger to constant and spring type loads are measured. In addition, the frequency response of the solenoid under AC voltage with bias is obtained experimentally. As a result; the built solenoid model is validated with the experimental results, and the characterization of the solenoid as a proportional actuator has been realized.
Mekanik titreşimlerin ses sönümleyici gözenekli malzemelerin ses yutum ve ses iletim kaybı özelliklerine etkisinin incelenmesi
Üretim sahasında ve dış ortamda olan makinelerin oluşturduğu gürültü, çalışanlar ve çevredeki insanlar için önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Gürültüyü yapı doğuşumlu ve hava doğuşumlu olarak iki temel başlıkta inceleyebiliriz. Yapı doğuşumlu gürültünün temel kaynağı titreşimdir. Oluşan bu gürültü özellikle çalışanların verimliliğini önemli oranda azaltmaktadır. Gürültünün azaltılması, kontrol edilmesi ve çevresindeki insanların üzerinden etkisinin azaltılması için çeşitli kontrol yöntemleri uygulanır. Örneğin enerji sektöründe mantolama ve kabin sistemleri ile gürültü kontrolü çalışmaları yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında öncelikle titreşim seviyesi ile gürültü arasındaki ilişki incelenmiştir. İkinci aşamada özellikle gürültü kontrolü ihtiyacının yoğun olduğu enerji sektöründeki gürültü ve titreşim karakteristikleri incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise bu sektörlerde gürültü kontrolü için yoğun olarak kullanılan taş yünü malzemesi ele alınmıştır. Taş yünü malzemesi titreşime maruz bırakılmıştır. Titreşime maruz bırakıldığı süreçte akustik ömürlerinin sürdürülebilirliği araştırılmıştır.
Investigation of crosswind effect on flutter
Crosswinds can pose danger in many situations. They can be quite dangerous on descents when they are strong. They can cause landings to cancel due to their effects on the wings of the aircraft in the horizontal and vertical planes. To elude these dangers and provide a base ground study towards future optimization studies, a chronological literature survey has been conducted and basic flutter analysis of a generic aircraft rudder has been completed using the program ANSYS which uses Doublet-Lattice method evaluate modal analysis of flutter. It is found that the most of the study about flutter has been carried out in the horizontal plane. Upon completing the aeroelastic analysis of the generic training aircraft rudder, flutter occurrence has been detected when the maximum landing crosswind limit that was set by the FAA was surpassed by 30%.
Karma mesnetli kirişlerin titreşim analizi
Bu çalışmada farklı sınır şartları altında bulunan kirişlerin serbest ve sönümleyici titreşimleri incelenmiştir. Genel bir çözüm vermesi açısından karmaşık bir kiriş modeli oluşturulmuş ve bu model hem Euler-Bernoulli hem de Timoshenko kiriş teorileri ile incelenmiştir. Matlab programı yardımı ile sayısal olarak bulunan değerler çeşitli parametrelere göre kıyaslanıp yorumlanmıştır. Ayrıca kademeli veya çatlak bulunan kirişlerin titreşim analizleri de genel bir kiriş modeli üzerinde incelenmiştir. Böylece birçok durumu kapsayan geniş bir model oluşturulmuştur. Çalışmada her iki kiriş teorisi ile incelenen çatlaklı kirişlerin sayısal sonuçları arasında farkın büyük olduğu ve deneysel çalışmalar ile kıyaslandığında Timoshenko kiriş teorisinin Euler-Bernoulli giriş teorisine göre daha doğru sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Çalışmada çatlak, hem dönme yayı hem de dönme ve ötelenme yayı olarak düşünülmüş ve bu iki model arasında kıyaslama yapılmıştır. Bu inceleme sonucunda sadece dönme yayı olarak kullanılan modelin Euler-Bernoulli kirişler için uygun olduğu fakat Timoshenko kirişler için uygun olmadığı ve Timoshenko kirişlerde hem dönme hem de ötelenme yayı olarak kurulan çatlak modelinin daha uygun olduğu sonucuna varılmıştır. Bunun nedeni Timoshenko kirişte, dönme ve ötelenme yayı olarak modellenen çatlağın çatlak bölgesinde kesme kuvvetlerini iletmesidir.
Taşıt titreşimlerinin mr sönümleyici ile yarı aktif bulanık kontrolü
Araçlarda yoldan kaynaklanan pürüzlülükler, titreşimlere sebep olmaktadır. Bu da seyir konforu ve insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu olumsuz etkileri ortadan kaldırmak amacıyla, araçlarda süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte insanlarda konfor beklentileri de artmıştır. Bu yüzden süspansiyon sistemlerini geliştirmek, konforu artırmak için yapılan çalışmalar da hızla devam etmektedir. Titreşimleri azaltmak için pasif, aktif, yarı aktif süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerden titreşim sönümleme açısından en etkili olanı aktif süspansiyondur. Fakat yarı aktif süspansiyon, aktif süspansiyona yakın performans sergilemesi ve düşük enerji tüketimi gibi avantajlarından dolayı tercih edilmektedir. Bu çalışmada araç, yedi serbestlik dereceli tam taşıt olarak modellenmiş ve yarı aktif kontrol için MR (Manyetoreolojik) sönümleyici kullanılmıştır. MR sönümleyiciyi modellemek için geliştirilmiş bouc wen modeli kullanılmıştır. Sistem önce pasif olarak modellenmiş daha sonra pasif sönümleyiciler yerine MR sönümleyiciler kullanılarak sistem modellenmiştir. MR sönümleyici kontrolsüz hali ile pasif sistem karşılaştırılmış ve emniyet açısından uygun olduğu gösterilmiştir. Daha sonra MR sönümleyici ile modellenen sistemin kontrolü, önce bulanık mantıklı kontrolör daha sonra ise öz uyarlamalı bulanık mantıklı kontrolör tarafından gerçekleştirilmiştir. Modelleme ve simülasyon çalışmaları, MATLAB-Simulink programı yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları ile elde edilen sonuçlar, yarı aktif kontrolün taşıt titreşimlerinin azaltılmasındaki performansını ortaya koymuştur. Ayrıca, kontrol yöntemleri arasında bir karşılaştırma ve değerlendirme de yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Taşıt titreşimleri, MR sönümleyici, Yarı aktif kontrol, Bulanık mantıklı kontrol, Öz uyarlamalı bulanık mantıklı kontrol
Araç NVH performansının iyileştirilmesi için kompozit malzemelerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Bu yüksek lisans tezinde, keçe ve tela malzemelerinin ses özelliklerini iyileştirmek amacıyla, aralarına eklenen polimer katmanlarla kompozit keçeler üretilmiştir. Çalışmada, Formfleks Otomotiv Yan Sanayi ve Ticaret A.Ş tarafından sağlanan özel formüllü keçe ve tela malzemeleri kullanılmıştır. Ara katman olarak seçilen polimerler arasında PVA, Kitosan, Hidroksietil selüloz, Karboksimetil selüloz ve Polieterimid yer almıştır. Ayrıca, magnezyum hidroksit, alüminyum oksit, barit, EVA kırma ve EPDM gibi yardımcı kimyasallar kullanılmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında, ana polimer malzemelerinden oluşan kompozit keçeler 180 °C, 1 dakika ve 15 bar koşullarında formlanmıştır. Formlanabilirlik testleri sonucunda, %100 Karboksimetil Selüloz ve %100 Polieterimid polimerlerinin formlanamadığı gözlemlenmiştir. Diğer polimerlerin formlanabilirlikleri olumlu sonuçlar vermiştir. İkinci aşamada, oluşturulan kompozit keçelerin kalınlıkları ölçülmüştür. Ölçüm sonucunda keçe kalınlıklarının eşit olduğu görülmüştür. Kalınlıkların eşitliği, ses enerjisinin kaybını en aza indirmek açısından önemlidir. Üçüncü aşamada, ses testleri empedans tüpü kullanılarak gerçekleştirilmiş ve yüksek frekansta (2000-6000 Hz) ses absorbsiyonu değerlendirilmiştir. PVA polimerinin ses absorbsiyonunda negatif etkileri olduğu ve bariyer işlevi görmediği gözlemlenmiştir. Ancak, %0,5 alüminyum oksit katkılı PVA kompozit keçesi, en yüksek ses absorbsiyon sonucunu vermiştir. Bununla birlikte, %95 PVA ve %0,5 EPDM ile yapılan kompozit keçeler düşük ses absorbsiyonu değerleri sergilemiştir. Transmission loss (iletim kaybı) testleri, rijit yapılı malzemelerin daha iyi sonuçlar verdiğini göstermiştir. En iyi sonucu, %95 PVA ve %0,5 katkılı kırma kompozit keçe sağlamıştır. Kitosan ve Hidroksietil Selüloz kompozit keçelerinde, alüminyum oksidin poroziteyi artırarak ses absorbsiyonunu iyileştirdiği belirlenmiştir. Son olarak, alüminyum oksit oranının düşürülmesi ile en yüksek ses absorbsiyonu değeri elde edilmiştir. Odor ve Glow Wire testleri, otomotiv sektörü için önem arz eden güvenlik ve koku özelliklerini değerlendirmek amacıyla yapılmıştır. Odor testi, tüm numunelerin fark edilir, itiraz edilemez olduğunu göstermiştir. Glow Wire testi sonucunda, kompozit keçelerin otomotiv standartlarına uygun olduğu güvenlik ve kalite standartarını karşılama potansiyelinin olduğu doğrulanmıştır. Bu çalışma, farklı polimer ve katkı malzemelerinin ses yalıtımına sahip olma özellikleri ayrıntılı ve kapsamlı ve sistematik bir şekilde ortaya koymayı amaçlamaktadır.
Ankastre esnek kirişin optimal kontrol metodlarıyla aktif titreşim kontrolunun gerçekleştirilmesi
Bu tez çalışması, aktif titreşim kontrolü konseptini ele almakta ve Proportional Integral- Derivative (PİD) kontrol algoritmasının aktif titreşim kontrolünde kullanılabilirliğini incelemektedir. Titreşim, bir sistemdeki istenmeyen salınımları ifade eder ve birçok endüstriyel uygulama ve mühendislik sistemlerinde sorunlara neden olabilmektedir. Bu çalışma, PİD kontrol algoritmasının, titreşim kontrolünde geleneksel olarak kullanılan yöntemlere alternatif bir çözüm sunup bu çözüm için en optimal PİD katsayılarının bulunmasında kullanılan meta-sezgisel algoritmaları değerlendirmeyi amaçlamaktadır. Tez, öncelikle titreşim kontrolü ve PİD kontrol algoritması hakkında genel bir literatür taraması yaparak başlamaktadır. Ardından, PİD kontrol algoritmasının temel prensipleri ve uygulama alanları üzerinde odaklanılarak, aktif titreşim kontrolü için nasıl adapte edilebileceği incelenmektedir. Çalışma, PİD parametrelerinin ayarlanması, sistem modelleme teknikleri ve gerçek zamanlı kontrol uygulamalarını içeren pratik uygulamalarla desteklenmektedir. Deney ve simülasyon sonuçları, PİD kontrol algoritmasının aktif titreşim kontrolünde başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir. Bu sonuçlar, PİD kontrol algoritmasının, titreşim kontrolü uygulamalarında alternatif bir çözüm olarak değerlendirilebileceği sonucunu desteklemektedir. Sonuç olarak, bu tez, PİD kontrol algoritmasının optimal metotlarla aktif titreşim kontrolünde etkili bir şekilde kullanılabilirliğini göstermektedir. Bu bulgular, mühendislik uygulamalarında titreşim kontrolüne yönelik yeni ve daha etkili çözümler arayan araştırmacılar ve mühendisler için önemli bir kaynak olabilecektir
Değişken kesitli fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden imal edilmiş kirişlerin nonlineer titreşim analizi
Değişken kesitli fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeden imal edilmiş kirişlerin nonlineer titreşim analizi yapılmıştır. Kiriş, Euler–Bernoulli kiriş teorisine göre modellenmiştir. Kirişte malzeme özellikleri eksenel olarak kuvvet yasası, üstel, trigonometrik ve polinomiyel olarak değişmektedir. Kiriş kesitinde ise lineer olarak sadece genişliğin, sadece yüksekliğin, hem genişlik hem de yüksekliğin değiştiği durumlar göz önüne alınmıştır. Kirişin matematik modeli Genelleştirilmiş Hamilton Prensibi kullanılarak elde edilmiştir. Lineer titreşim analizi Diferansiyel Kareselleştirme Metodu ile yapılmış, kirişin lineer doğal frekansları ve kritik yükleri hesaplanarak mod yapılarını veren şekil fonksiyonları ve frekans–kritik yük grafikleri çizilmiştir. Sonrasında kirişin nonlineer (doğrusal olmayan) modeli ele alınarak, Çok Zaman Ölçekli Metod (Pertürbasyon metodu) ile serbest titreşim, baskın rezonans ve parametrik rezonans analizleri yapılmıştır. Çalışmanın en önemli özgünlüğü de kiriş titreşim analizinde Perturbasyon metodunun Diferansiyel Kareselleştirme Metodu ile birlikte kullanılması olmuştur. Herhangi bir yüklemenin olmadığı serbest titreşim durumunda yapılan analiz ile kirişin nonlineer doğal frekansları elde edilmiştir. Dış zorlama altındaki kirişin baskın rezonans analizi yapılmış ve genlik–faz modülasyon denklemleri elde edilmiştir. Düzgün rejim çözümleri yapılarak sistemin kararlılık analizi yapılmıştır. Parametrik eksenel zorlama altındaki kirişin parametrik rezonans analizi yapılmıştır. Genlik–faz modülasyon denklemleri elde edilerek düzgün rejim çözümleri ile kararlılığı incelenmiştir. Basit çözümün kararlı ve kararsız olduğu bölgeler belirlenmiştir. Hem dış zorlama hem de parametrik zorlama altında kirişin frekans–tepki grafikleri çizilmiştir.
İnsansız hava araçları (İHA) için titreşim sönümleyici tasarımı
İnsansız Hava Araçlarının (İHA) uygulama alanları arttıkça yapacakları görevlere bağlı olarak taşıdıkları ekipman sayısı da artmaktadır. Hem bu ekipmanların güvenliğini hem de görevlerin doğruluğunu sağlamak için araç üzerindeki yerleşik sensörlerden veriler alınmaktadır. Fakat, araç üzerindeki yerleşik sensörlerden elde edilen verilerin doğruluğu mekanik titreşimlerden dolayı azalmaktadır. Titreşimin oluşturduğu bu olumsuz etkinin giderilmesi, olası hataları engelleyeceğinden dolayı titreşimin önlenmesi İHA' lar için önemli bir konu haline gelmektedir. Bu tez çalışmasında, İHA'lar için titreşim sönümleyici tasarımları önerilmiştir. Tek Rotorlu Döner Kanat (Monocopter) tipindeki bir İHA' nın üzerinde oluşan titreşimlerin kaynakları tespit edilmiştir. Bu tez kapsamında tasarlanmış sönümleyicilerin titreşim deney düzeneği testleri gerçekleştirilerek sönümleme performans karşılaştırması yapılmıştır. Tez çalışmasında, 3 farklı hız kademesinde yapılan ölçüm sonuçlarına göre G2S2 isimli sönümleyicisi sırasıyla; birinci hız kademesinde X ekseninde %66, Y ekseninde %77, Z ekseninde %84; ikinci hız kademesinde, X ekseninde %81, Y ekseninde %84, Z ekseninde %97; üçüncü hız kademesinde, X ekseninde %85, Y ekseninde %84, Z ekseninde %98 sönümleme performans değerleri ile en yüksek performansı gösteren sönümleyici olmuştur.
Akışkan taşıyan boru titreşimlerinin hesaplamalı analizi
Akışkan taşıyan boruların titreşimleri hesaplamalı analiz programı yardımı ile incelenmiştir. Kullanılan çift yönlü akışkan-yapı etkileşimi yöntemi ile analitik çözümler ve deneysel sonuçlar kıyaslanmıştır. İlk aşamada, literatürde var olan deneysel sonuçlar ile hesaplamalı analiz modelinin sonuçları karşılaştırılmıştır. Doğal frekansın akışkan hızıyla değişimi için analitik ve hesaplamalı analiz sonuçları karşılaştırılmış, ardından hata oranları ortaya konulmuştur. Bununla birlikte, çift yönlü akışkan yapı etkileşimi dışında literatürde yapılan diğer hesaplamalı analiz uygulamalarına da değinilmiştir. Kıyaslamalar yapılmıştır.
Mil kaplama kalınlığının otomotiv turboşarjının dinamik davranışlarına etkisi
Turboşarj, otomotiv motorlarına takılan, atmosferik basınçtaki havayı alıp, daha yüksek bir basınca sıkıştırıp, giriş valfleri aracılığıyla basınçlı havayı motora vererek performansı ve verimliliği artırmak için kullanılan sistemdir. Çoğu durumda kaymalı yataklarla desteklenen bir mille birbirine bağlanan türbin ve kompresör pervanesinden oluşur. Mil, turboşarj sisteminin en önemli bileşenlerinden biridir ve yüksek hızda çalışır. Mil titreşimleri doğal bir olgudur ve çevredeki yapıya doğru hareket ederek turboşarj sisteminin kararlılığını ve güvenilirliğini etkiler. Sistemin titreşimini etkileyen parametreler arasında uygun mil malzemesi özelliğinin seçimi kritik bir parametredir. Bu çalışma, AISI 4140 alaşımlı çelikten imal edilen mil için her biri sırasıyla 2, 4 ve 6 µm kalınlığa sahip Alüminyum Krom Nitrür (AlCrN), Titanyum Nitrür (TiN) ve Alüminyum Titanyum Nitrür (AlTiN) dahil olmak üzere farklı türdeki kaplama malzemeleri kullanılarak mil titreşiminin azaltılmasının mümkün olup olmadığını araştırmaya odaklanmaktadır. Kaplamalı ve kaplamasız turboşarj milinin rezonans frekansları, sönümleme ve mod şekilleri gibi doğal titreşim özellikleri, turboşarj milinin önceden tanımlanmış bir matematiksel modeli kullanılarak verilerin eğriye uydurulmasıyla ilgili olan Frekans Tepki Fonksiyonu ölçümleri yoluyla Deneysel Modal Analiz yapılarak elde edildi. Sonuçlar Sonlu Elemanlar Yöntemi ile sayısal olarak doğrulandı. Genel sonuçlardan, AlCrN, TiN, AlTiN kaplama kalınlıklarının rezonans frekansları üzerinde küçük bir etkiye sahip olduğu, ancak iyi bir sönümleme etkisi olduğu gözlemlendi. Turboşarj milinin rezonans frekanslarındaki rezonans tepkisi, özellikle sırasıyla 6 ve 4 µm kalınlığa sahip AlCrN ve AlTiN kaplama ile önemli ölçüde bastırıldığı gözlemlendi. Ayrıca AISI 4140 mil malzemesi özelliklerinde 70 adet numune hazırlanarak 2, 4 ve 6 µm kalınlığa sahip AlCrN, TiN ve AlTiN kaplamaların mekanik ve tribolojik özellikleri incelendi. Kaplama yüzeyi, numune kesitinden kaplama kalınlığı ve aşınmış yüzeyler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edildi. X-Işını difraksiyonu ile PVD kaplamaların faz yapıları analizi edildi ve kaplamaların kristal boyutu ve kafes bozulması hesaplandı. Kaplamalara mikro sertlik testleri yapıldı. Tribolojik ölçümler için yağlı ve yağsız ortamlarda pi-on-disk testleri yapıldı. Test sonuçlarına göre; kaplamaların aşınma oranı ve sürtünme katsayısında azalmaya neden olduğu görüldü. Yağlı ortamda 2 µm, yağsız ortamda 4 µm kalınlığa sahip sırasıyla TiN ve AlCrN kaplamaların en düşük sürtünme katsayısına sahip olduğu görüldü. Maksimum sertliğe ve güçlendirme içeriğine sahip 6 µm kalınlığındaki TİN kaplamanın en düşük aşınma iz genişliği gösterdiği görüldü.
Kriyojenik işlem görmüş millerin dinamik davranışlarının deneysel analizi
Endüstride dönen makine sistemlerinde istenen yüksek hız ve ağır yük şartları altında güvenli ve kararlı çalışma gereksinimi günden güne artmaktadır. Bu sistemler miller, yuvarlanmalı yataklar ve diskler olmak üzere çeşitli mekanik bileşenlerden oluşmaktadır. Miller, dönen makine sistemlerinin dinamik davranışları için hayati fonksiyona sahiptir. Bu sistemlerin işletmedeki çalışma frekanslarının kendi frekanslarına denk gelmesi veya çok yakın olması, çalışan sistemde tınlaşım (rezonans) durumunu ortaya çıkarır. Böylece milin mekanik enerjisi giderek artar ve bu artan enerjiyi dengeleyecek tedbirler alınmamışsa sonucunda milin kırılması gerçekleşebilir. Bu nedenle makine sistemlerinin dinamik davranışlarının belirlenmesi büyük önem arz etmektedir. Makinelerin dinamik davranışlarının tespit edilmesinde en önemli ve ayrıntılı bilgileri verebilen titreşim analizidir. Titreşim analizi, makine sistemlerinin işletme şartlarındaki performansının belirlenmesi ve mekanik sorunların ortaya çıkarılmasında en önemli faktörleri teşkil eder. Dönen makine sistemlerinde titreşimlerin nispeten azaltılması millerin imalatında uygun malzeme seçimi ve bu malzemelerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi ile mümkündür. Bu iyileştirme için ise millere ısıl işlem, tamamlayıcısı olan derin kriyojenik işlem ve derin kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi uygulanmaktadır. Bu çalışmada, makine ve otomotiv endüstrisinde makine parçaları, krank mili, aks mili, yivli mil, demir yol milleri gibi sünekliği yüksek parçaların imalatında yaygın kullanım alanına sahip AISI 4140 çeliğinden imal edilmiş miller kullanılmıştır. Bu millere geleneksel ısıl işlem, tamamlayıcısı olan derin kriyojenik işlem (-140 °C' de 12, 24, 36, 48 saat) ve derin kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi (200 °C' de 2 saat) uygulanmıştır. Bu miller bir normal ve dört farklı kusurlu (iç bilezik, dış bilezik, bilye ve hepsi) yuvarlanmalı yataklarla desteklenmiş, uç kısmına fan takılmış aynı yükleme şartlarında ve 5 farklı mil dönme hızı altında test edilmiştir. Millerden deplasman ölçer ve yuvarlanmalı yataklardan ivme ölçer aracılığıyla elde edilen veriler ayrıntılı olarak analiz edilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, derin kriyojenik işlem ve sonrasında temperleme işlemi uygulanmış millerin dinamik davranışlarında önemli farklılıklar olduğunu göstermiştir. Bu millerin daha az salınım yaptığı, daha az rezonansa girdiği ve dolayısı ile daha kararlı olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar sözcükler: Dinamik davranış, Kriyojenik işlem, Mil, Titreşim analizi, Yuvarlanmalı yatak.