Finite element method

Geliştirilmiş yüksek mukavemetli çeliklerde şekil verme operasyonları sonucu oluşan geri yaylanmanın doğru tahmini ve telafisi

Bu çalışmada, geliştirilmiş yüksek mukavemetli çeliklerde şekil verme operasyonları sonucunda oluşan geri yaylanmanın sonlu elemanlar yöntemi ile tahmin edilmesi ve telafisi amaçlanmaktadır. Geri yaylanma davranışını analiz edebilmek için, üç farklı büküm işlemi incelenmiştir; U-kanal büküm,7-flanş büküm ve S-ray profil büküm. U-kanal büküm problemine, izotropik, Hill48 ve Barlat89 akma modelleri uygulanarak sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Akma yüzeyi Barlat89 akma kriterine göre modellendiğinde, deneysel sonuçlara en yakın değerler elde edilmiştir. Farklı geometrik özelliklere sahip 7-flanşlı kalıp geometrisi tasarlanıp, deney kalıbı oluşturulmuştur. Bu problemde sonlu elemanlar analiz sonuçlarının iyileştirilmesi için, katman sayısı gibi matematiksel parametrelerin analiz sonuçları üzerindeki etkileri incelenmiştir. S-ray profil büküm problemi için, geri yaylanma sonuçlarının yanı sıra, büküm işleminin kalitesi, zımba tepki kuvveti ve sac kalınlığındaki azalma gibi benzetim sonuçları, literatürdeki deney sonuçları ile kıyaslanmıştır. Daha sonra DP, TRIP ve TWIP çekiklerinin geri yaylanma davranışları incelenmiş, pekleşme katsayısı ve pekleşme üstelinin geri yaylanma üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Geri yaylanmanın telafisine yönelik, öncelikle, kalıp parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Ardından, iki farklı baskı plakası kuvveti (BPK) uygulaması, 7-flanş büküm problemine uygulanarak telafi çalışmaları gerçekleştirilmiş. Her iki BPK uygulamasının geri yaylanma telafisi üzerindeki etkinlikleri, bu çalışma kapsamında önerilen yeni BPK uygulaması kapsamında incelenmiştir. Geri yaylanma telafisinde endüstride sıkça yardımına başvurulan süzdürme çubuğu uygulaması, U-kanal büküm problemine uyarlanmıştır. Basamaklı süzdürme çubuğunun geometrik parametreleri için 38 tasarım noktası oluşturulup parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Yüzey oturtma yöntemi ile süzdürme çubuğu tasarımında yol gösterici sonuçlar elde edilmiştir.

Martensitik faz dönüşümlerinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi

Taşınabilir hava savunma sistemi kompozit fırlatma tüpünün yapısal eniyilemesi

Savunma sanayi alanında üretilen parçalarda ağırlık kriteri her zaman büyük bir önem taşımıştır. Kompozit malzemeler ağırlık ve mekanik dayanım özellikleri açısından avantaj sağlaması sebebiyle savunma sanayisinde sıklıkla tercih edilen malzemeler arasında yer almaktadır. Bu tezde, geliştirilmekte olan ve taşınabilir hava savunma sisteminde kullanılan kompozit yapıdaki fırlatma tüpü için sonlu elemanlar modeli oluşturularak ağırlık eniyileme çalışması gerçekleştirilmiştir. Ağırlık kriterine ek kriterler de eklenerek gerçekçi bir çözüm elde edilmesi amaçlanmıştır. Tüm kriterler göz önünde bulundurularak maliyet formülasyonu oluşturulmuş ve optimum tasarıma ulaşılmıştır. Ağırlık eniyileme çalışmasında sarım kalınlıkları ve sarım açısı tasarım değişkenleri olarak belirlenmiştir. Kısıt fonksiyonu olarak Tsai-Wu hasar kriteri kullanılarak elde edilmiş olan emniyet katsayısı kullanılmıştır. Fırlatma tüpü sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmiş, ısıl ve yapısal yükler fırlatma tüpü üzerine uygulanmıştır. Çözüm ağı yakınsama çalışması gerçekleştirilerek sonlu elemanlar yöntemi için uygun olan eleman boyutu belirlenmiştir. Sonraki aşamada, latin hiperküp örnekleme ve merkezi kompozit tasarım yöntemleri kullanılarak deney tasarımları oluşturulmuştur. Belirtilen deney tasarımları kullanılarak farklı vekil modeller ve farklı eniyileme yöntemleri ele alınmış ve ağırlık için eniyileme çalışması gerçekleştirilmiştir. İlgili çalışma, cam elyaf takviyeli epoksi matrisli malzeme (cam/epoksi), karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli malzeme (karbon/epoksi) ve aramid elyaf takviyeli epoksi matrisli malzeme (aramid/epoksi) için gerçekleştirilmiş olup, kullanılan malzemeler ve yöntemler arasında karşılaştırma yapılmıştır. Üç malzeme için de latin hiperküp örnekleme yöntemi ile oluşturulan deney tasarımları kullanıldığında merkezi kompozit tasarıma göre daha hafif yapılar elde edildiği görülmüştür. Vekil model yöntemleri kıyaslandığında cam/epoksi ve karbon/epoksi malzeme için karesel polinom yanıt yüzey yöntemi, aramid/epoksi malzeme için ise Kriging yöntemi ile daha iyi sonuçlar elde edildiği gözlemlenmiştir. Eniyileme yöntemleri kıyaslandığında ise cam/epoksi malzeme için seçkisiz arama yönteminin, karbon/epoksi ve aramid/epoksi malzeme için ise genetik algoritma yönteminin daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Ağırlık eniyileme çalışması gerçekleştirildikten sonra ağrlık kriterine ek olarak bulunabilirlik, fiyat ve üretilebilirlik kriterleri de ele alınmıştır. Bu dört kriter önem sırasına göre yüzdesel olarak değerlendirilerek kullanılan kompozit malzemeler için maliyet formülasyonu oluşturulmuştur. Sonuç olarak, karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli malzemenin fırlatma tüpü için maliyet etkin optimum tasarımı sağladığı gözlemlenmiştir.

İntramedüller çivilerin biyomekanik özelliklerinin deneysel olarak ve sonlu elemanlar yöntemi ile belirlenmesi

İntramedüller çivileme uzun kemik kırıklarının tedavisinde cerrahlar tarafından sıklıkla tercih edilen bir sabitleme yöntemidir. Standart kilitli intramedüller çivilemede, distal kilitleme için standart olarak kullanılan kortikal kilitleme vidalarının dezavantajlarının önüne geçmek için farklı distal kilitleme sistemlerinin geliştirilmesi yönünde çalışmalar mevcuttur. Bu tezde, farklı distal kilitleme yöntemlerine sahip intramedüller çivilerin mekanik davranışları deneysel ve nümerik olarak incelenmiş ve distal kortikal kilitleme vidası kullanımını ortadan kaldıran yeni bir alternatif çivi tasarımının geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin nümerik yöntemlerle belirlenmesi yönünde araştırmalar yapılmıştır. İlk olarak standart kilitli, pençe mekanizmalı ve yeni genişleyebilir kama kilitli intramedüller çivinin subtrokanterik kırığa sahip femur üzerinde yapılan sabitlemelerinin mekanik davranışları, basit sonlu elemanlar analizleri ile karşılaştırılmış ve genişleyebilir kama kilitli intramedüller çivinin güvenli bir sabitleme sağladığı görülmüştür. Ardından, yapılan detaylı parametrik sonlu elemanlar analizleriyle, genişleyebilir kama kilitli intramedüller çivi sabitlemesinde, sabitleme güvenliğini etkileyen bağlantı parametrelerinin uygun değerleri belirlenmiş ve kama sıkma torkunun 3 Nm ve kama-kemik ara yüzünde sürtünme katsayısının 0,7 olduğu modelin en güvenli model olduğu görülmüştür. Tez kapsamında yapılan deneysel çalışmalarda, standart kilitli ve pençe mekanizmalı intramedüller çivilerin subtrokanterik ve intertrokanterik kırık sabitlemelerinin mekanik özellikleri basma yükleri altında incelenmiştir. Standart distal kilitli çivilerin, pençe mekanizmalı çivilere göre daha yüksek yüklere dayandığı ve daha yüksek direngenlik sergiledikleri görülmüştür. Deneylerin ardından, deneylerde incelenen sabitlemelerin sonlu elemanlar modelleri deneysel verilerle doğrulanmıştır. Sonlu elemanlar modellerinin doğrulanmasında, doğrulama parametresi olarak deneylerde numuneler üzerinden alınan gerinim değerleri ve sabitleme direngenlikleri kullanılmıştır. Subtrokanterik kırık sabitlemelerinin doğrulanmış modelleriyle gerinim değerleri en fazla % 10 civarı bir hatayla tahmin edilebilmektedir. Öte yandan nümerik çalışmadan elde edilen direngenlik değerinin deneysel direngenliğe göre yüksek olduğu gerçeği göz önünde bulundurulmalıdır. İntertrokanterik kırık içinse direngenlik, % 5'in altında bir hatayla tahmin edilebilmektedir. Neon sabitlemesinde iki numaralı gerinim ölçerden alınan gerinim değeri göz ardı edildiğinde, gerinim tahminleri de en fazla % 15 civarı bir hata ile yapılabilmektedir. Tezde, doğrulanmış sonlu elemanlar modelleri üzerinden, genişleyebilir kama kilitli intramedüller çivinin subtrokanterik ve intertrokanterik kırık sabitlemelerinin analizleri yapılmış ve mekanik davranışı incelenmiştir. Tezden çıkarılacak en önemli sonuç; tez kapsamında önerilen, tasarımı detaylandırılan ve mekanik davranışı nümerik yöntemlerle incelenen genişleyebilir kama kilitli intramedüller çivi sabitlemesinin, standart kilitli intramedüller çivi sabitlemesine yeni bir alternatif olarak kullanılabileceğidir. Ancak bunu net bir şekilde söylemek için ileri planda yapılacak deneysel çalışmalar gereklidir. Tezden çıkarılabilecek önemli bir diğer sonuç ise; uzun kemik kırıklarının Navy çivisi ile sabitlenmesi yapılırken, özellikle yüksek kemik kalitesine sahip bireyler için pençelerin tamamen kortikal kemik ile temas edecek şekilde açılması, pençelerin kemiğe kayda değer bir miktarda saplanması ve femurun distal üçte birinde pençeli distal kilitleme tercihinden kaçınılması gerektiğidir.

Düşük karbonlu saçların gaz altı kaynağında termal çarpılma etkilerinin incelenmesi

Bu çalışmada düşük karbonlu çelik plakaların kaynak ısı girdisi altında termomekanik analizi deneysel ve numerik olarak incelenmiştir. Plakalarda kaynak ısı girdisi akım ve kaynak hızı kontrolü sağlanan bir Tungsten İnert Gaz (TIG) kaynak düzeneğiyle sağlanmıştır. Termal çökme sonuçları üç boyutlu koordinat ölçüm cihazı kullanılarak belirlenmiştir. Numerik analiz sonlu elemanlar analizi programı Ansys kullanılarak termal ve mekanik analiz kısımlarını içeren üç boyutlu bir modelle gerçekleştirilmiştir. Numerik analizde gauss ısı akısı yaklaşımı kullanılarak deneysel olarak hesaplanan ısı girdisi etkileri incelenmiştir. Isı girdisi altında saç metalin mekanik özelliklerinin değişimi çekme testi, mikrosertlik ölçümleri ve mikroyapı ölçümleriyle değerlendirilmiştir. Çekme numunelerinde ana metalden kopma gerçekleşmiştir. Kaynak amper değerine ve kaynak hızına bağlı olarak numune mukavemetleri ve yüzde uzamalarında düşüş gerçekleşmiştir. Kaynak ısısı tesirindeki kısımların mikrosertlik değerleri ana metalden yüksek çıkmıştır. Düşük kaynak hızlarında numunede ısı tesiri altındaki bölgede Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ölçümlerinde tane büyümesi gözlenmiştir. Numerik analiz çökme sonuçlarıyla deneysel çökme testi sonuçları arasında iyi bir uyum gözlenmiştir. Numerik analizde kaynak bölgesinde akma sınırında çekme artık gerilmeleri belirlenmiştir.

Katı atık sahalarında duraylılığın incelenmesi

Günümüzde çevre problemlerinin en önemlilerinden biri atıkların depolanmasıdır. Yanlış depolama yöntemi yüzünden yeraltı sularının kalitesinde büyük tehlikeler oluşmuştur. Vahşi depolama sahalarında halk sağlığı ve çevre kirliliğiyle ilgili problemler çoğunlukla daha yaygındır. Bu açık çöplükler birçok dezavantaja ve ciddi sağlık problemlerine de sebep olmaktadır. Bu sebeple daha önce depolama sahalarında oluşmuş yüzeysel kopmalara neden olan vakalar incelenmiştir. Bu depolama sahaları; Hekimbaşı depolama sahası (Türkiye), Dona Juana depolama sahası (Kolombiya), Gnojna Grora depolama sahası (Polonya), Hiriya depolama sahası (İsrail), Payatas depolama sahası (Filipinler) ve Xerolakka depolama sahası (Yunanistan). Bu çalışmada, kayma mukavemetini tahmin edebilmek için geri analiz yöntemi tercih edilmiştir. Analizler Plaxis 2D ve Plaxis 3D, Slide programlarında gerçekleştirilmiştir. Analiz verileri değerlendirilip düzenli depolama sahalarının nasıl olması gerektiği konusunda önerilerde bulunulmuştur. Depolama sahalarındaki şev göçmelerinin sebebi mühendislik kontrollerinin olmaması ve tasarım eksikliğidir. Özellikle günlük örtü serimi yapılmayan, sıkıştırmanın olmadığı, yanıcı ve zehirli gazların kontrol altında tutulmadığı sahalarda duraysızlıklar yaşanmıştır.

İplik uçuntu-toz oluşumunun deneysel ve sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi ve oluşumu azaltacak çorap makinesi cağlık tasarımı

Cağlık, yuvarlak örme makinelerinde kumaş için gerekli olan ipliklerin yüklendiği ve makinenin etrafında bulunan borularla beraber ipliğin makineye sevk edildiği sistemlerdir. Çorap makineleri de bir çeşit yuvarlak örme makineleridir ve örgüde kullanılacak ipliklerin depolanması ve örgüde ihtiyaç anında temini için cağlık ile birlikte kullanılır. Kullanılan ipliğin kalitesi ve nem oranının yanı sıra ipliklerin cağlık üzerinden örgüye sevk edilmeleri sırasında oluşan iplik gerginliği, iplik salınımı, iplik dönüşleri ve sürtünmelerden kaynaklı iplik uçuntusu oluşmaktadır. İplik uçuntusu; hammadde kaybı, mekanik hasar, sağlık sorunları, yangın ve işçilik kaybı gibi birçok zarara neden olmaktadır. Bu çalışmada iplik uçuntusuna etki eden parametrelerden olan iplik türü, ipliğin cağlıktan örgüye giderken dönüş sayısı, iplik gerilimi ve iplik sevk hızı deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler yapılırken geri dönüştürülmüş, karde pamuk ve penye türünden iplikler kullanılmıştır. Sonuç olarak iplik uçuntusuna ipliğin çeşidinin, dönüş sayısının, geriliminin ve sevk hızının ne kadar etki ettiği deneysel olarak ortaya konulmuştur. Çıkan sonuçlarda en fazla iplik uçuntusu oluşumuna neden olan iplik türünün geri dönüştürülmüş iplik türü olduğu görülmüştür. İplik dönüş sayısı, iplik gerilimi ve iplik sevk hızı arttıkça iplik uçuntusu oluşumunun da arttığı deney sonuçları ile anlaşılmıştır. Tüm bunlara ek olarak iplik ile gergi pulları arasındaki sürtünme katsayısının ve iplik üzerinde bulunan düğümlerin çapının iplik tansiyonuna etkisi sonlu elemanlar analiziyle incelenmiştir. Yapılan deney sonuçları ve sonlu elemanlar analizleri ışığında ortaya çorap örme makinelerinde ipliğin cağlıktan örgüye minimum mesafede ulaştığı, en az dönüş sayısında ve en az gerilime maruz kalacak şekilde minimum iplik uçuntusu oluşturan bir cağlık tasarımı çıkarılmıştır.

Sürekli fiber takviyeli kauçuk silindirlerin bası yükü altındaki mekanik davranışlarının deneysel ve sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi

Kauçuk malzemeler eşsiz mekanik davranış sergilemelerine rağmen, düşük mukavemete sahip olmalarından dolayı endüstride genellikle fiber takviyeler ile birlikte kullanılmaktadır. Bu çalışma, çevresel olarak sürekli fiber takviyeli kauçuk silindirlerin, bası yükü altındaki mekanik davranışlarını ve fiberlerin bu davranışlara etkisini, sonlu elemanlar yöntemi ile araştırmayı ve deneysel doğrulamasını hedeflemiştir. Bu çalışmada; 5 adet yatay doğrultuda ve 45 adet helisel şekilde sarılarak takviye edilen silindirik kauçuklar eksenel doğrultuda bası yönünde yüzde yirmi beşlik gerilmeyle yüksek deformasyona maruz bırakılmıştır. Yatay doğrultuda takviye edilen kauçukların sonlu elemanlar analizi deneysel yöntem ile karşılaştırılıp doğrulanmıştır. Kauçuk malzemelerin sonlu elemanlar analizinde gerekli olan hiperelastik malzeme modelinin belirlenebilmesi için tek eksenli çekme ve kayma testleri yapılmıştır. Test sonuçlarından elde edilen gerilme-şekil değiştirme verilerine göre belirlenen 3. dereceden Yeoh malzeme modelinin parametreleri, deneylerde kullanılan kauçuk için oldukça yakın sonuçlar vermiştir. ANSYS ortamında helis yapıda takviye edilen ve "reinforcement" olarak modellenen fiberlerin; helis adım uzunluğu, elastisite modülü ve çaplarının bası yükü altındaki kauçuk silindire etkileri karşılaştırılmıştır. Fiberlerin takviye edilme şekli ve yapısı ile bası yükü altındaki kauçuk numunenin davranışının kontrol edilebileceği sonlu elemanlar yöntemi ile tespit edilmiştir.

Karbon nanotüp (CNT) takviyeli delikli lamine kompozit panellerin burkulma analizi

This research offers a thorough examination employing both analytical and computational approaches to ascertain the buckling load of composite plates reinforced with carbon nanotubes (CNTs). The primary goal of this research is to understand and anticipate the buckling effects of composite plates reinforced by carbon nanotubes (CNTs). To achieve this goal, the researchers first analyze the effect of carbon nanotubes (CNTs) on the material's mechanical properties and their influence on elastic properties. Subsequently, the buckling load is analytically computed employing the Classical Laminated Plate Theory (CLPT). Subsequently, numerical methodologies, particularly the finite element method, are utilized to compute the buckling load. The developed computational model is then rigorously validated through comparison with analytical results. Once the model's validation is established, a series of parametric analyses are conducted, encompassing both unperforated and perforated plates. Furthermore, the outcomes of this research are used to provide secondary validation for perforated plates by comparing the findings to those available in the literature. The parametric analyses unveil the diverse effects of variables such as the CNT reinforcement ratio, matrix material properties, stacking lay-up, and hole diameter on the buckling load.

Sürtünmeli temas koşulları altında yanal dereceli malzemelerde yüzey altı gerilme dağılımı

Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler (FDM), mekanik özellikleri bir noktadan diğer bir noktaya sürekli değişen, homojen olmayan özel bir malzeme tipidir. Belirli bir hacimsel oranda karıştırılan iki malzeme ile oluşturulan FDM yapılar, kompozit malzemelerin teknolojide cevap veremediği durumlara çözüm kaynağı olmuştur. Mühendislik uygulamalarında parçaların, malzemelerin çoğu zaman kaçınılmaz temasından dolayı ortaya çıkan sürtünme en önemli problemlerden biridir. Aşınma çoğunlukla sürtünmeli yüzeylere uygulanan yüksek gerilmelerden kaynaklanmaktadır. Yüzey altı gerilmelerin hesaplanması bileşenlerin mekanik tasarımı açısından çok önemlidir çünkü hasarların çoğu yüzey altı gerilmelerin daha yüksek seviyelere ulaştığı bölgelerdeki yorulma ve kırılmadan kaynaklanmaktadır. Bu çalışmada yanal dereceli malzemeler yüzeyde uzaysal değişim gösteren sürtünme katsayısı içerecek şekilde modellenmiştir, sürtünmeli temas kaynaklı yüzey altı temas gerilme dağılımı sonlu elemanlar programında analizler koşturularak çözülmüştür. Bu çalışmanın temel özgünlüğü yanal derecelendirilmiş malzemelerde yüzey altı gerilme dağılımı sonuçlarının temas bölgesinde uzaysal değişim gösteren sürtünme katsayısı düşünülerek elde edilmesidir. Elde edilmiş sonuçları doğrulamak için daha önce literatürde yer alan benzer çalışmalardan ve analitik sonuçlardan faydalanılmıştır. Sürtünmeli temasa maruz yanal dereceli malzemeler genel amaçlı bir sonlu elemanlar analizi programı olan ANSYS Mechanical APDL (ANSYS Parametric Design Language) kullanılarak modellenmiştir. Yanal yönde derecelendirilmiş malzeme modeli ve yüzeyde uzaysal değişen sürtünme katsayılı temas için parametrik bilgisayar kodları geliştirilmiş olup bu kodlar ANSYS Mechanical APDL içerisinde çalıştırılarak parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlarda yanal dereceli malzemelerde farklı temas şartları altında (örneğin farklı malzeme heterojenliği, sürtünme katsayısı, sürtünme katsayısının uzaysal değişimi) yüzey altında oluşan gerilim dağılımı incelenmiştir.

Alüminyum basınçlı kaplarda sonlu elemanlar yöntemi ile yorulma analizi

Basınçlı kapların tasarımlarının, Basınçlı Kaplar Yönetmeliği'ne göre temel sağlık ve güvenlik gereklerini karşılaması gerekmektedir. Yönetmelikte basınçlı kapların piyasaya arz koşulları ve piyasa gözetimi ve denetim esasları belirlenmiş durumdadır. Bu çalışmada, çalışma şartları göz önünde bulundurularak azami 7 bar basınç altında, 50°C sıcaklığa çıkabilen 70 litre hacme sahip Çelik ve Alüminyum LPG tanklarına Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) ile Yorulma Analizi yapılmıştır. Basınçlı kap hesaplarında, 400mm dış çapa sahip, toplam gövde uzunluğu 600mm olan, EN-AW-5083 (EN485-2:2007) malzeme referans alınarak, Torisferik bombe tipine sahip bir tank tasarlanmıştır. Statik analiz için, en kritik şartlar belirlenmiş ve her iki tank içinde uygulanmıştır. En kritik şartlar dahilinde, iki tankta aynı şartlar altında ve aynı yük tekrar sayısı esas alınarak yorulma durumu gözlemlenmiştir. Çalışma sonucunda, Alüminyum bir basınçlı kabın yorulmaya karşı gösterdiği direnç ve Çelik esaslı malzemeden üretilmekte olan basınçlı kapların karşılaştırılması yapılmış, her iki tank için aynı şartlarda analizleri yapılarak, analiz sonuçları karşılaştırılmıştır.

Bor karbür/kevlar/polietilen katmanlı hibrit zırhların balistik performansının sonlu elemanlar metoduyla incelenmesi

Silah teknolojisinin gelişmesiyle birlikte zırh sistemleri de gelişmiştir. Vücut zırhları askeri personeli torasik travmalar ve öldürücü mermi atışlarına karşı korumaktadır. Vücut zırhının hafif, güvenli olması personelin sahada imkân ve hareket kabiliyetini artırmaktadır. Günümüzde artan üretim maliyetleri, simülasyon modellemelerini mühim hale getirmiştir. Bu bağlamda bu tez çalışmasında hibrit zırh modellemesi ve modellenen zırhların balistik özellikleri, sonlu elemanlar metoduyla incelenmiştir. Zırh modellemesinde bor karbür (B4C), epoksi takviyeli kevlar 29 ve ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen (UHMWPE) malzemeleri kullanılmıştır. 30 farklı kalınlıklarda zırh modellemesi yapılmıştır. Seramik malzemenin, balistik koruma kabiliyetini artırma amacıyla epoksi takviyeli kevlar 29 malzemeyi, seramik malzemenin ön ve arka katmanlarında kullanılmıştır. Ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilen ise destek plaka olarak kullanımı gerçekleşmiştir. Modellemeler kalınlıklara göre her grupta 15 model olacak şekilde 2 farklı gruba ayrılarak incelenmiştir. Modellemeler, Ansys paket programının ACP-Pre modülünde, balistik performans incelemeleriyse explicit dynamics bölümünde gerçekleştirilmiştir. Simülasyonlarda, 7,62x51 mm AP mermi çekirdeği kullanılmıştır. NIJ-STD-0101.06 standardının Seviye IV kısmı göz önünde bulundurularak çarpışma hızı 960 m/s belirlenmiş ve çarpma analizi sonrası deformasyon ve enerji sonuçlarına ulaşılmıştır.

Korkuteli Sinaneddin medresesi'nin deprem etkisi altında yapısal davranışının değerlendirilmesi

21. yüzyılda her geçen gün yeni teknolojik gelişmeler yaşanmaktadır. Ancak hiç şüphesiz gelişmeler tarihi yapılar ve değerler üzerinden devam etmektedir. Anadolu'da ve dünyanın her yerinde teknolojik gelişmeler öncesinde yaşanan zamanlara da tanıklık eden tarihi yığma yapılar medeniyetlerin en güzel yansımasıdır. Günümüzde dahi çoğu yeniliğin deneme-yanılma-gözetleme yöntemleri ile devam ettiği aşikardır. Hal böyle olunca mevcut yapıların geleceğe sağlam ve güvenle aktarılması önümüzdeki kuşakların da yararlanması açısından büyük önem arz etmektedir. Ancak ne yazık ki günümüzde yaşanan doğal afetler ve beşerî faktörler sebebiyle tarihi yığma yapılar fiziksel olarak zarar görmekte, hatta bazen aldıkları ağır hasar sebebiyle kamu güvenliği açısından yıkılmak zorunda kalmaktadırlar. Geçmişin tanığı geleceğin öncüsü olan bu yapıların kaybedilmemesi önemli olmakla beraber yaşanacak doğal ve beşerî afetler öncesi bazı yapısal davranışlar tahmin edilerek, bu yapıların davranışlarının değerlendirilmesi ve buna göre hareket edilmesi gerekmektedir. Çalışmada tarihi yığma yapılar hakkında verilen bilgiler ışığında bu yapıların modelleme teknikleri ve analiz yöntemlerine değinilmiştir. Antalya'nın Korkuteli ilçesinde bulunan ve tarihi 1319 yılına dayanan Sinaneddin Medresesi modellenmiş ardından yapının herhangi bir afet esnasında göstereceği davranışının tahmini olarak saptanması için analizler yapılmıştır. Yapılan modellemede deprem kaynaklı kuvvetli yer hareketi için de söz konusu yapının bulunduğu alanın zemin yapısına uyan sismik kayıtlar kullanılmıştır. Çalışmanın sonuç aşamasında yapılan modellemeler ve analizler ardından tarihi yapının deprem etkisi altında yapısal davranışı yorumlanarak çeşitli değerlendirmelerde bulunulmuştur.

Tabakalı pomza zeminlerde deprem yükleri etkisindeki kazıkların üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemiyle analizi

Deprem kuşağında yer alan ülkemizde depreme dayanıklı yapıların tasarlanması ve inşa edilmesi zaruridir. Bununla birlikte artan nüfus ve konut ihtiyacıyla yüksek katlı yapılar tasarlanmakta ve bu yapılar bazen taşıma gücü düşük zeminler üzerine inşa edilmektedir. Bu gibi durumlarda kazıklı temel sistemleri gerek taşıma gücü gerek oturma ve gerekse dinamik tepkiler açısından tercih edilmektedir. Isparta gibi volkanik kaynaklı zemin formasyonlarının hakim olduğu bölgelerde de yüksek katlı yapılar ve kazıklı temellere uygulamada rastlanmaktadır. Isparta özelinde düşey zemin profili pomza ve siltli kum katmanları şeklinde bulunmaktadır. Kazık temeller projelendirilirken genel olarak rijit zemin tabakasına mesnetlenmektedir. Ancak kazıklar rijit olmayan zeminlere yerleştirilerek sürtünme kazığı olarak da görev yapabilir. Bununla birlikte farklı zemin formasyonlarıyla karşılaştığı noktalarında gerilme yığılmaları oluşmakta ve bu gerilme yığılmaları bu noktalarda ve dolayısıyla üst yapıda hasarlara neden olabilmektedir. Yapılan tez çalışmasında Isparta bölgesinde, pomza ve siltli kum tabakaları boyunca imal edilen kazıklı temellerin dinamik yükler altında tepkileri sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analiz edilmiştir. Bu amaç doğrultusunda temel zeminine ilişkin saha ve laboratuvar deney sonuçları, zemin ve kazık mekanik özelliklerinin elde edilmesinde kullanılmıştır. Ardından sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak kazıklarının pomza zemin içerisinde deprem yükleri altındaki yükleri davranışı incelenmiştir. Elde edilen kesit tesirleri göz önünde bulundurularak maksimum yüke maruz kalan kazık belirlenmiş ve güvenilirliği araştırılmıştır.

Parabolik çanak ve parabolik oluk kolektör sistemlerinin tasarlanması ve deney sonuçlarının yapay zekâ yöntemleri ile modellenmesi

Bu tez çalışmasında, yenilenebilir enerji teknolojilerinden yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri olan parabolik oluk kolektör (PTC) ve parabolik çanak kolektör (PDC) sistemlerinin tasarımı, teorik analizleri, deneysel testleri ve yapay zekâ yöntemleriyle performanslarının modellenerek karşılaştırılması amaçlanmıştır. Araştırma kapsamında, PTC ve PDC sistemlerinin mekanik tasarımları, elektronik kontrol birimleri, güneş takip algoritmaları, optik yansıtıcıları ve alıcı sistemleri detaylı olarak geliştirilmiştir. Sistemlerin teorik analizlerinde enerji dengesi denklemleri ve ısı transfer mekanizmaları detaylı incelenmiş, sistemlerin verimlilik ve performansını etkileyen faktörler kapsamlı bir biçimde ele alınmıştır. Teorik analizlerde, PTC sisteminde farklı alıcı boru çapları (10 mm, 20 mm, 30 mm) ve debi değerlerinin (0.01 kg/s, 0.02 kg/s, 0.03 kg/s) termal performans üzerindeki etkileri incelenmiş; ANSYS analizleri sonucunda optimum performansın 20 mm çaplı alıcı boru ve 0.02 kg/s debide gerçekleştiği belirlenmiştir. PDC sisteminde üç farklı alıcı tasarımı (konik spiral, kavite tüp ve kavitesiz tüp) karşılaştırılmış ve konik spiral alıcının daha yüksek termal verimlilik sağladığı ortaya konmuştur. Son aşamada deneysel veriler yapay zekâ teknikleriyle modellenmiştir. Bu model sonuçları literatürdeki benzer çalışmalar ile karşılaştırılarak doğruluğu teyit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, güneş enerjisi sistemlerinin tasarımı ve optimizasyon süreçlerinde önemli bir referans oluşturmakta, ayrıca farklı coğrafi bölgelerde ve çeşitli çevresel koşullarda benzer sistemlerin performansının değerlendirilmesine yönelik çalışmaların yapılmasına öncülük edecektir. Bu bağlamda, ekonomik analizlerle desteklenecek çalışmaların, sistemlerin geniş çapta uygulama potansiyelini ortaya koyacağı öngörülmektedir.

Yaşlandırma işlemine tabi tutulan kompozit plakaların balistik hasarının sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi ve incelenmesi

Balistik uygulamalarda yaygın olarak kullanılan elyaf takviyeli kompozit malzemeler çeşitli yaşlandırma prosesleri nedeniyle zaman içerisinde bozunmaktadır. Yaşlandırma nedeniyle bozunan kompozit malzemenin mekanik özelliklerinin tespiti, uygulamada kullanım için önem arz etmektedir. Literatürde çeşitli yaşlandırma işlemine maruz bırakılan kompozit malzemelerin deneysel, teorik veya sonlu elemanlar yöntemiyle incelendiği görülmüştür. Ancak yapay deniz suyu ortamında yaşlandırılan kompozit malzemenin, sonlu elemanlar yöntemiyle kademeli hasar incelemesi ile ilgili yapılan çalışmaya rastlanmamıştır. Bu sebeple bu çalışmada, yapay deniz suyu ortamında yaşlandırılan S2 cam/epoksi kompozit malzemenin Ls dyna ve Mat 162 malzeme modeli kullanılarak kademeli hasar incelemesi yapılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında S2 cam/epoksi kompozit plakalar üretilmiş ve üretilen plakalar standartlara uygun kesilerek test numuneleri elde edilmiştir. Kesilen numuneler, yaşlandırılmayanlar için bir grup ve yaşlandırma işlemine tabi tutulanlar için ise 3 grup (4, 8 ve 12 ay) olmak üzere dört gruba ayrılmıştır. Elde edilen numuneler yapay deniz suyu ortamında yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Tüm numunelere uygulanan testler ile malzemenin mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Ayrıca mekanik testlerden ve literatürden (İlk grup için literatürden ve diğer gruplar için ise bir önceki grubun verileri baz alınarak) elde edilen veriler kullanılarak Mat 162 malzeme modeli parametrelerinin taslak hali elde edilmiştir. Elde edilen Mat 162 malzeme modeli parametreleri ile testlerin sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Analiz ve test sonuçları karşılaştırılarak hem yaşlandırılan hem de yaşlandırılmayan gruplar için Mat 162 malzeme modeli parametreleri elde edilmiştir. Malzemede yaşlandırma işleminin etkisiyle "am ve yoğunluk" parametreleri hariç diğer Mat 162 malzeme modeli verilerinde düşüş tespit edilmiştir. Tüm gruplar için elde edilen Mat 162 malzeme modeli parametreleri ile balistik uygulamaya ait sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre yaşlandırma süresi arttıkça balistik dayanımın azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca grupların yaşlandırma işleminden etkilenen Mat 162 malzeme modeli parametreleri için yaşlandırma süresine bağlı eğri denklemleri elde edilmiştir. Bu denklemler kullanılarak Mat 162 malzeme modeli veri tespitlerinin, 12 aydan fazla süren yaşlandırma işlemi için de yapılabilmesi sağlanmıştır.

Koaksiyel manyetik dişlinin moment analizinin sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilmesi

Dişliler, günlük hayatın neredeyse her alanında yer aldığı; hız değişikliği, moment iletimi, yön değişikliği vb. uygulamaları gerçekleştiren, fiziksel yapılardır. Bu yönüyle dişlilerin yeri ve önemi göz ardı edilemeyecek kadar büyüktür. Hız ve moment büyüklükleri ihtiyaç duyulan değerlere yükseltmesi veya alçaltması dişlileri vazgeçilmez kılmıştır. Taşıtlar, rüzgâr santralleri, saat mekanizmaları başta olmak üzere çeşitli endüstri uygulamalarında örnekleri görülebilen bu fiziksel yapılar aşırı yükten, ısınma, sürtünme ve malzemenin yorulmaya maruz kalması gibi olumsuzluklardan büyük zarar görmektedir. Aşırı yüke ve aşırı ısıya karşı periyodik bakım, yağlama vb. koruyucu önlemler alınmaktadır. Ancak bu önlemlerin sürekliliği maliyetini de beraberinde getirir. Manyetik dişlilerde mekanik temas sonucu meydana gelen mekanik yorulma, sürtünme vb. problemlerin görülmemesi manyetik dişlilerin gündemde yer almasına neden olmuştur. Son yıllarda manyetik dişli kavramı hem endüstrinin hem de araştırma merkezlerinin ilgisini çekmiş ve bu ilgi yakın zamanda hız kazanmıştır. Dergi, makale, patent ve konferans aracılığıyla gerek akademide gerekse endüstride manyetik dişlinin gündemde kalması sağlanmıştır. Ancak manyetik dişlilerdeki moment belli bir üst değerle sınırlıdır. Moment sınır değeri, dişlinin erişebildiği maksimum moment değerinin olması anlamına gelir. Eğer dişlinin sahip olduğu moment değeri moment sınır değerini aşıyor ise dişli çarkta kayma problemi gözükecektir. Uygulamalarda bu problemin gözükmemesi için gerekli önlemler alınarak moment sınır değerin aşılmaması sağlanır. Moment sınır değerinin korunması fiziksel sistemin korunması açısından da son derece önemlidir. Burada karşılaşılan durum ise manyetik dişlide görülebilecek bir dezavantaj olarak nitelendirilebilir. Manyetik dişli kavramının avantajları günlük hayatta öneme sahip olmasına karşın bu kavramın ortaya çıktığı ilk zamanlarında ne akademi ne de endüstri açısından gerekli ilgiyi görememiştir. Bu durumun nedenleri arasında sistemin karmaşıklığı ve sürekli mıknatısların ilk örneklerinin yeterli özelliklerde olmaması olarak sıralanabilir. Dişlerin yerini kutupların yer aldığı bu mekanizmanın ilk örneklerinde elektromanyetik özellik görülüyor iken yirminci yüzyılın ortalarına doğru sürekli mıknatıslardan elde edilmeye başlanmış olup hakkında yayımlanan her patentle gelişime açık hale gelmiştir. Sürekli mıknatıs sınıfında yer alan NdFeB ve SmCo nadir toprak elementlerin yer aldığı mıknatıs türüdür. Diğer sürekli mıknatıslar ise Ferrit ve Alnico olup piyasada yaygın olarak kullanılmaktadır. Tez çalışmasının birinci bölümünde mekanik dişlilerin genel kullanım alanları kısaca tanıtılmış olup günlük hayatta karşılaşılan dezavantajları sıralanmıştır. Bazı uygulamalarda doğrudan tahrik sistemlerin kullanıldığı ve bu sistemden verim alındığı vurgulanarak manyetik dişlinin açıklamasına geçilmiştir. Manyetik dişlide mekanik temasın görülmemesi sonucunda mekanik dişlide karşılaşılan bazı dezavantajlar görülmemektedir. Ancak moment yoğunluğunun düşüklüğü bu tür yapılarda karşılaşılan bir dezavantaj olarak belirtilebilir. Bu bölümde ayrıca manyetik dişlinin geçmişten bugüne kadarki gelişimi, yapılan araştırmalar ve elde edilen sonuçlar literatür çalışması kapsamında tanıtılmıştır. İkinci bölümde dişli sistemlerinin tanımı yapılmış olup günlük hayatta kullanılan dişli türleri; yapısal özellikleri, avantajları ve dezavantajlarıyla birlikte kısaca tanıtılmıştır. Üçüncü bölümde manyetizma kavramlarına ve manyetik malzemelere yer verilmiştir. Manyetik malzemelerin sıcaklıkla etkilenmesi özellikle Curie sıcaklığı kavramı altında kısaca açıklanarak vurgulanmıştır. Bu bölümde aynı zamanda nadir toprak elementleri ve bu malzemelerin günlük hayatta kullanım şekilleri tablo halinde listelenmiştir. Dördüncü bölümde manyetik dişlilerde moment analizini gerçekleştirmek amacıyla yararlanılacak olan sonlu elemanlar yöntemine değinilmiştir. Analitik yöntemle çözümü zaman alan ve zor problemlerin çözümünde bu yönteme başvurulur. Piyasada sonlu elemanlar yöntemi prensibiyle çalışan programlardan COMSOL Multiphysics 5.3 ve FEMM 4.2 tez çalışması kapsamında kullanılmıştır. Beşinci bölümde COMSOL ve FEMM programları kısaca tanıtılmıştır. Programların çalıştırılması için gerekli yönergeler hem şekil ile hem de çizelgeler ile anlatılmıştır. Altıncı bölümde ise COMSOL ve FEMM programları kullanılarak farklı parametredeki manyetik dişlilerin moment analizi yapılmıştır. Her iki programdan elde edilen analiz sonuçları grafiklendirilmiş olup her bir çıktı yorumlanmıştır. Farklı iç ve dış rotor hızlarındaki dişlilerin moment grafikleri statik ve dinamik durumlar için elde edilmiştir. Bu kapsamda manyetik dişlideki dişli kalınlığının moment değerine ve moment verimliliğine olan etkisi incelenmiştir. Bu bölümde ayrıca süperiletken kullanımına ait bazı formülasyonlara yer verilmiştir. Klasik manyetik dişlilerin stator halkasında görülen boşluk yerine süperiletken külçesi yerleştirilerek farklılıklar gözlemlenmiştir. Bu durumda moment miktarında artışa karşın ilgili grafikte dalgalanmalar da gözlemlenen bir sonuçtur. Pek çok olumlu yönleri bulunan bu manyetik dişliler için yapılan çalışmalar oldukça yetersizdir. Buna rağmen teknolojinin gelişmesine paralel olarak manyetik dişliler üzerine yapılacak teorik ve pratik çalışmalar gelişim göstererek gerek verim gerekse moment ve moment yoğunluğu açısından sonuçların olumlu yönde olmasını sağlayacak; ayrıca daha iyi ve daha verimli tasarımların önünü açacaktır. Hem mekanik dişliler hem de manyetik dişliler açısından güvenlik faktörleri önemli rol oynamaktadır. Verim, moment ve kuvvet kapasitesi, güvenlik ve mekanik özelliklerine göre yapılan araştırmaların sonuçlarına bakılacak olursa manyetik dişlilerin mekanik dişliye göre kullanışlı olduğu ve manyetik dişlilerin ilerleyen zaman diliminde mekanik dişlilerin yerini alabileceği öngörülebilir. Hibrit araçlar, rüzgâr santralleri, aerospace, otomotiv endüstrisi vb. dişlilerin kullanılabildiği her alanda kendisini gösterecek ve insanlığa katkısını sunacaktır. Ancak üretim maliyetlerinin ve nadir toprak elementlerinin maliyetlerinin yüksek olması günümüz piyasasında manyetik dişlilerin yaygınlaşmasını engelliyor olsa da teknolojinin gelişmesiyle birlikte maliyet değerlerinin düşmesi ve bu sayede manyetik dişlilerin daha da yaygınlaşması beklenmektedir. Sonuç olarak, manyetik dişliler ile ilgili literatür, endüstriyel uygulamalar için gerçekleştirecek çalışma koşullarının yeterli olduğunu göstermektedir. Bu tezde, elektromanyetik analiz için yaygın olarak kullanılan sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla belirli bir manyetik dişli konfigürasyonu incelenmiştir. Manyetik dişlide süperiletkenin kullanımı ayrıca farklı geometrilerin değerlendirilmesiyle birlikte tartışılmıştır.

Yığma demiryolu köprülerinin sonlu elemanlar programları ile modellenmesi

Kültürel mirasımız olan yığma köprülerimizi korumak gelecek nesillere karşı görevimizdir. Ülkemizin dört bir yanında yer alan tarihi eserlerimizin pek çoğu bugün bile görevlerine devam etmektedirler. Bu eserlerimizin mevcut durumunun tespiti ve gerekli bakım ve restorasyonların yapılabilmesi için yapıların davranışının doğru anlaşılabilmesi çok önemlidir. Birinci bölümde konu hakkında genel bilgi verilmiş, çalışmanın amacı anlatılmıştır. İkinci bölümde yığma yapılar hakkında bilgi verilmiş, bu yapım tarzında kullanılan malzemelere değinilmiştir. Yığma köprülere geçiş yapılarak, bu eserlerin tarihsel gelişimi üzerinde durulmuştur. Kullanım amacına ve geçtiği açıklıklara göre kullanılan farklı kemer tiplerinden bahsedilmiştir. Kemer köprülerin çalışma mekanizması, avantaj ve dezavantajları, zaman içerisinde maruz kaldığı etkiler ve bu etkiler sonucu meydana gelen deformasyonlar incelenmiştir. Üçüncü bölümde yığma yapıların bilgisayar programlarında modellenmesi ve analizi hakkında bilgiler verilmiştir. Analiz programlarının kullandığı yöntemler ve kritik analiz yaklaşımlarından bahsedilmiş, kullanılan eleman tipleri anlatılmıştır. Kullanılan dinamik analiz metotları anlatılmış ve yapı elemanlarının doğrusal olmayan davranışı ve davranışın değerlendirilme sebepleri incelenmiştir. Yığma yapıların modellenmesinde homojenleştirme teknikleri üzerinde durulmuş, farklı problemler için önerilen modellenmesi yöntemleri anlatılmıştır. Dördüncü bölümde ise çalışmada davranışı incelenen demiryolu kemer köprülerinin mimari, geometrik ve malzeme özellikleri verilmiştir. Daha sonrasında ise modelleme aşamasına geçilmiştir. İncelenen iki adet köprünün her biri için dört adet olmak üzere toplam sekiz adet model oluşturulmuştur. Modelleme aşamasında yapılan kabüller, modellerin çalışabilmesi için yapılan idealleştirmeler ve kullanılan analiz opsiyonları anlatılmıştır. Kullanılan malzeme değerleri ve grafikleri bu bölümde yer almaktadır. Modelleme tamamlandıktan sonra, modellerin karşılaştırma için uygun olup olmadığı adım adım kontrol edilmiştir. Uygunluk görüldükten sonra zaman tanım alanında dinamik analizlere geçilmiştir. Analizler için 53 adet farklı deprem kaydı kullanılmıştır. Modellerden elde edilen sonuçlar, geometrik ve malzeme ikinci mertebe etkileri ayrı ayrı değerlendirilerek taban kesme kuvveti, deplasman, hız ve ivme değerleri üzerinden grafikler yardımı ile karşılaştırılmıştır. Beşinci ve son bölümde ise yapılan işlemler kısaca özetlenmiştir. Elde edilen sonuçlar sırasıyla önceki bölümde verilen grafik ve tablolar yardımıyla sunulmuştur.

Meta-malzemelerin ses iletim kaybı davranışlarının incelenmesi

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte, insanların hizmetine sunulmuş olan makina, alet ve ekipmanların sayısı hızla artmaktadır. Gündelik hayatta ve hatta iş ortamlarında insanların maruz kaldığı gürültü düzeyleri de aynı ölçüde artış göstermektedir. Kişilerin başta sağlığını olmak üzere, konforunu ve psikolojik karakterlerini olumsuz etkileyen gürültü problemlerini azaltmaya yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Çalışır durumdaki makina, ekipman ve aletlerinin gürültüleri, tasarım sayesinde belirli bir noktaya kadar iyileştirilebilmektedir. Sonraki adımda gürültüyü en az düzeye indirebilmenin yolu, sesin kaynaktan kullanıcıya doğru ilerlediği yol üzerinde bir takım önlemler almaktır. Söz konusu önlemler, ses yalıtımı olarak bilinmekte olup uygun yalıtım malzemeleri ve bunların tasarımları ile gerçekleştirilmektedir. Ses yalıtımı çalışmalarına başlamadan önce, ilgilenilen gürültü kaynağının karakteristiği ve uygulanacak yalıtım sisteminin performansı çok iyi bir şekilde analiz edilmelidir. Gürültü kaynaklarının, frekansa bağlı olarak incelendiği gibi, ses yalıtım amacıyla tasarlanan malzeme, plaka, bariyer veya tasarımların da frekans bantları bazında yalıtım performanslarının bilinmesi ve yorumlanması gerekmektedir. Gürültü kaynağının yorumlanmasında, yüksek ses gücü düzeylerine sahip frekans bantları tespit edilmektedir. Bu frekans bantları, kaynağın ses gücü düzeyini artıran noktalar olup, sönümlenerek veya yalıtılarak alıcıya iletiminin önlenmesi durumunda toplam ses düzeyi iyileştirilmiş olmaktadır. Bu bilgiler ışığında yapılan yalıtım sistemi tasarımları sayesinde başarılı bir biçimde gürültünün kontrolü sağlanmaktadır. Bu çalışmada, bünyesinde meta-yapılar barındıran meta-malzeme plaka sayesinde, istenilen frekans bantlarında, kaynaktan alıcıya ses iletimini önleyen tasarımlar ortaya konmuştur. Bahsi geçen meta-malzeme plakadan kasıt, düz bir plakaya belirli aralıklarla yerleştirilmiş olan birim meta-yapıların eklenmesi vasıtasıyla elde edilen, farklı frekans bantlarında durdurucu filtre gibi çalışan, kaynaktan alıcıya ses iletimini önleyen tasarımlardır. Bu meta-malzeme tasarımlarının ses iletim kaybı davranışlarının incelenmesi amacıyla, sayısal analiz modeli oluşturulmuştur. Bu nümerik model, literatür ve deneysel veri ile doğrulanmıştır. Sonrasında, söz konusu nümerik model üzerinden parametrik çalışmalar gerçekleştirilerek, farklı frekans bantlarında, ses iletim kaybı yüksek meta-malzeme plaka tasarımları oluşturulmuştur. Ayrıca bu çalışma, meta-malzeme tasarımında, odaklanılan frekans bantları için en uygun tasarımı gerçekleştirmeye yönelik izlenmesi gereken yöntem ve metodoloji hakkında bilgi vermeyi hedeflemektedir.

Başkale Tüneli'nin (giriş ve çıkış kesimi) jeolojik ve jeoteknik açıdan değerlendirilmesi

Başkale Tüneli (Van-Güzeldere) büyük güçlüklerin yaşandığı ve sert topoğrafya koşullarının geçerli olduğu dar boğazda inşa edilmektedir. Bu çalışmada, Başkale Tünel güzergahında yer alan jeolojik birimler mühendislik jeolojisi açısından incelenmiştir. Başkale Tüneli kumtaşı-konglomera-çamurtaşı-kireçtaşı ardalanmasından oluşan Kırkgeçit formasyonu (Tk) içerisinde açılmaktadır. Tünel hattı boyunca jeolojik birimlerin mühendislik özelliklerinin belirlenmesine yönelik olarak, tünel giriş ve çıkış kesiminde yapılan sondajlardan elde edilen karot örnekleri üzerinde, tek eksenli basınç dayanımı, nokta yükü dayanım indeksi, elastisite modülü, poisson oranı, yoğunluk gibi birimlerin mühendislik özelliklerini tanımlayan laboratuvar deneyleri yapılmıştır. Arazi çalışmaları ile laboratuvar analizleri, giriş ve çıkış kesiminde yer alan birimlerin zayıf kaya özelliği sergilediğini göstermektedir. Yapılan sondajlar, detaylı yüzey jeolojisi çalışmaları ve laboratuvar deney sonuçlarına göre Başkale Tüneli'ndeki birimlerin kaya kütle özelliklerini değerlendirmek için RMR, Q, GSI ve NATM kaya sınıflamaları kullanılmış ve tünel için gereken destek sistemi belirlenmiştir. "Phase² 8.0" sonlu elemanlar programı kullanılarak, mevcut açılmış olan tünelin giriş ve çıkış portal kesimlerinin belirlenen kaya sınıfına göre; kazı ve destekleme sonrasında, depremsiz ve depremli durumları (elde edilen ivme değerleri) da göz önüne alınarak; en büyük asal gerilme, en küçük asal gerilme ve toplam yer değiştirmelerin belirlenmesi için sayısal modellemeler oluşturulmuş ve tünel için destek sistemlerinin uygunluğu ve geçerliliği tartışılmıştır. Ayrıca, sayısal analizlerden elde edilen sonuçlar tünel açım sırasında alınan yer değiştirme ölçümleri ile karşılaştırılmıştır.

Finite element analysis of deep excavation system in metro station: Case study

In recent years, the increase in population in our country, as in the whole world, has caused the need for underground structures. Deep excavation systems are used in the construction of underground structures such as metro station, tunnel etc. In recent days, collapses that occurred during the opening of deep excavations in our country are frequently encountered. Especially, collapses as a result of inadequate engineering services cause high financial loss, collapse of surrounding buildings, collapse of roads and sometimes loss of life. In order to prevent collapses, it is of great importance that these deep excavations are modeled as closely as possible to the in-situ situation before construction. With the numerical analyzes to be made, the safety of the excavation, possible collapse risks, etc. and the precautions to be taken (deep excavation systems) should be determined. At the same time, it is extremely important to keep the safety of the excavation under control by taking the necessary field measurements (horizontal displacement, stress, etc.) of deep excavation system during construction. In this way, possible loss of life and financial loss can be prevented by taking precautions in the event of an unexpected movement. In this thesis, it is aimed to analyze a case study by comparing the horizontal displacement values measured by inclinometers in the field with the horizontal displacement values determined as a result of numerical analyzes of the deep excavation system in Gebze Kent Meydanı Metro Station, which is on Gebze-Darıca metro line under construction in Kocaeli. PLAXIS 2D (V21) software, which uses the finite element method, was used in the analysis. There are many different material models for numerical analysis in the literature. Since the project site is rock in this study, numerical analyzes were made using the Mohr-Coulomb and Hoek-Brown material models and field measurements with analysis results were compared. As a result of the analyses, it was seen that the horizontal displacement values determined of the deep excavation system in metro station and the horizontal displacement values measured in the field by inclinometers are compatible with each other.

Statistical evaluation and simplified approach for estimating excavation induced deformations in soft soils

This thesis is about estimating the deformation behavior of supported diaphragm walls and settlements behind the wall due to excavation built on soft ground environments. For this purpose, a finite element model that considers the stiffness of soils at small strain levels was utilized. With this model, numerous generic cases were analyzed. The accuracy of these generic cases and the parameters used were confirmed by a large number of cases, considering the parameters related to soil, wall, and excavation geometry as well as their variations. In this study, based on studies in the literature, the important parameters are selected to be the i) soil strength, stiffness, unit weight, and thickness of the soft soil layer, ii) the depth and width of the excavation, and iii) the stiffness of the support system. Unlike literature studies, the parameters representing the stiffness of the soil at the small strain level were calculated using empirical approaches. In statistical studies, using the multiple regression analyses, a closed-form solution that estimates the ground settlements and wall deflections based on mentioned parameters were proposed as a result of this study. In order to investigate the error level of the model, in addition to the error amount of the obtained regression equation, residuals were determined for the parameters and their ranges, moreover, the importance of each parameter on deformations was investigated. It is seen that the most important parameter affecting the behavior of this supporting system is the depth of the excavation. The results obtained from statistical approaches were compared with the real cases. It is seen that the proposed equations can predict the wall deformations and settlements in an acceptable range.

Predicting fatigue life of a mount of a device with shock absorber

All aircraft operate under vibration loads and these loads cause vibration-induced fatigue damage to the parts. Fatigue damages are dangerous because they occur suddenly without giving a warning before, for this reason they need to be carefully analyzed. In the analysis, especially the natural frequencies and dampings must be determined correctly, because when the vibration loads match with the natural frequencies, resonance is observed and this reduces the life of the part. In this thesis, the fatigue life of a mount of device with shock absorber is investigated. Flight tests were carried out in real flight scenarios to provide an input for the analysis. A modal test was performed to model the shock absorbers correctly. Vibration test was performed to prove the accuracy of the prepared finite element model and to determine the damping ratios. Fatigue analyses were performed in frequency domain with a commercial software, nCode, and the accuracy of the analysis was proven by the test.

Parçalı kaldera çökmelerinin analog ve nümerik modellemesi

Volkanların yapısal ve tektonik evrimini araştırmak amacıyla volkanolojide çeşitli analog deneyler yapılmaktadır. Analog kaldera deneyleri, kalderaların yapısal ve morfolojik evrimini incelemek için önem taşımaktadır. Bu çalışmaya, analog kaldera modelleri oluşturmak için gerekli düzeneğin kurulması gibi önemli bir adımla başlanmıştır. Magma odasının yatay bileşenli genişleme hareketine bağlı olarak, kalderaların oluşum evreleri tekrarlanmış kum havuzu deneyleriyle incelenmiştir. Oluşturulan modellerin Hareketten Yapı - Çok Bakılı Stereofotogrametri (HY-ÇBS) yöntemiyle yüksek hassasiyetli yüzey modellemesi gerçekleştirilmiş ve sayısal yükseklik modelleri oluşturulmuştur. Model üzerindeki yüzey yer değiştirmeleri ve yüzey deformasyonlarını incelemek amacıyla Parçacık Takibi (PT) yöntemi kullanılmıştır. Böylece parçalı kalderaların yapısal unsurlarının model yüzeyindeki evrimi iki farklı yöntemle incelenmiştir. Analog kaldera modellerinin iç yapısını incelemek amacıyla modeller sabitlenerek X-ışını tomografisi ve X-ışını Mikro-CT yöntemleri ile taranmıştır ve sabitlenen kaldera modellerin iç-yapısal unsurları üç boyutta haritalanmıştır. Magma odasının yanal genişlemesinin çatı bloğunda oluşturduğu deformasyonu incelemek amacıyla sonlu elemanlar yöntemiyle nümerik modellemeler yapılmıştır. Çatı bloğunda oluşan gerilme ve yer değiştirme miktarı sayısal olarak incelenmiştir. Sonuçlar, magma odasının yanal genişlemesine bağlı olarak, çatı bloğunda eşit olmayan bir deformasyon oluşturduğunu göstermektedir. Çökme esnasında bu çatı bloğunun farklı derinliklerde ve ayrı bloklar halinde çöktüğü ve yarı-doğrusal bir yapısal sınırla birbirinden ayrıldığı belirlenmiştir. Bu çökme yapısı, çift pistonlu parçalı kaldera çökmesi olarak adlandırılmıştır. Volkanik yapının kabarması ve peşi sıra kaldera çökmesiyle oluşan yapısal unsurların; dışa doğru dalımlı ters faylar, içe doğru dalımlı normal faylar, ışınsal faylar ve kalderayı çevreleyen sınır faylarından (çember fayı) oluştuğu belirlenmiştir. Oluşturulan modeller doğada parçalı çökme ile oluşan kalderalar ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır.