Tasarım optimizasyonu
56 theses under this subject heading
Kömür madenleri için bantlı konveyör tasarımı ve tasarım parametrelerinin optimizasyonu
Bu çalışmada bantlı konveyörlerin tarihinden, avantajlarından, dezavantajlarından, tasarım faktörlerinden, konveyör profillerinden, bantlı konveyörlerin kullanım alanlarından, bantlı konveyörlerin elemanlarından, tahrik mekanizmalarından, kullanılacak olan denklemlerden ve problemden bahsedilmiştir. Günümüzde gelişen teknoloji ile beraber daha fonksiyonel fabrikalar, maden ocakları, enerji santralleri ve limanlar ortaya çıkmıştır. Yapılan çalışmalar ile ham madde işlenmesi ve buna bağlı olarak üretim de artmıştır. Gerek maden ocakları gerekse üretim fabrikalarında malzeme ve diğer sanayi ürünlerinin miktarları artmış ve bunların daha kolay, hızlı ve güvenilir bir şekilde taşınması ihtiyacı doğmuştur. Taşıma teknolojisi; zaman, hareket ve miktar parametrelerini içeren, yükün paketlenmesini, taşınmasını ve depolanmasını sağlayan, hizmet ve işlem bileşenlerinden oluşur. Taşıma sistemlerini belli bir çizelgeye koyma veya belirli bir çerçevede gruplandırmak kolay değildir. Çünkü sistemin içindeki birçok faktör(taşınacak malzemenin cinsi, iletilecek yer, istenen ekonomi, zaman vb) bütün sistemi değiştirebilir. Örneğin iki nokta arasında cam taşıma işlemi ile beton harcı taşıma işlemi arasında olay olarak benzerlik dışında az sayıda benzerlik bulunur. Taşıma sistemi bileşenleri için, eleman özellikleri dikkate alınmak suretiyle ancak genel sınıflandırmalar yapabilmek mümkündür. Bunlar sürekli taşıyıcılar ve kesikli taşıyıcılardır. Konveyörler sürekli taşıyıcılar grubundadır. Konveyörlerin rulolu, zincirli, bantlı, yer ve hava tipi çeşitleri vardır. Bantlı konveyörler malzemenin taşınmasını sağlamanın dışında zamandan, enerjiden, gerekli insan gücünden ve ekonomiden çok büyük tasarruf sağlar. Kamyonlar, tırlar ve diğer malzeme taşıyan kara ulaşım araçları zorlu doğa koşullarında büyük engeller ile karşılaşırken, bantlı konveyörler yüksek eğimli arazileri kolay bir şekilde geçer. Birim zamanda tonlarca malzeme taşınacaksa bantlı komveyörler çok iyi bir seçim olacaktır. İnsan faktörünün araçlara göre daha az olduğu bantlı konveyörler güvenli bir taşıma işlemi de sağlamaktadır. Bantlı konveyörler otomotiv, enerji, gıda ve maden sanayisinde sıklıkla kullanılmaktadır. Bantlı konveyörlerin en önemli avantajı çalışması sırasında düşük bir enerji ile çalışmasıdır. Bant hattı düşük bir maliyet ile kurulur ve ucuz servis ücretleri ile bakımı yapılır. Saatte tonlarca malzeme iletimi gerçekleştirilir ve çelik halatlı bantların kullanılması ile 62 km mesafedeki yerlere taşıma yapabilirler. Dezavantajları ise tam kapasite ile çalışmazlar ise düşük verim oluştururlar. Çalışma esnasında toz oluşumu da görülmektedir. İyi bir tasarım düşünülmez ise konveyör bandında yüksek aşınmalar oluşabilir ve bu durum da ekonomik olarak firmayı olumsuz etkileyebilir. Bantlı konveyörlerin en önemli elemanı taşıyıcı banttır. Bant taşınacak olan malzemeyi üzerine alır ve sürekli olarak çekme, gerdirme kuvvetleri altındadır. Konveyör bant düşük özgül ağırlık, bükülme, az nem çekme özelliği, yüksek dayanım ve uzun ömür gibi özelliklere sahip olması istenir. Aksi takdirde çalışma sırasında banttaki bir aksaklık sistemin bir anda durmasına ve ekonomik olarak kayıplara sebep olur. Bant hattı eğimsiz, aşağı eğimli ve yukarı eğimli olarak tasarlanabilir. Konveyör bantın ana iskeletini öz(karkas) oluşturur. Karkasın malzemesi pamuktan, ipekten, poliamitten, poliesterden, cam iplikten ve çelik malzeden olabilir. Çelik karkasın kullanılması bandın gerilmelere karşı daha sağlam ve uzun ömürlü olmasını sağlar. Böylece daha uzak mesafelere malzeme iletimi sağlanır. Çelik özler 2 ye ayrılırlar. Bunlar çelik kortlu özler ve çelik saclı özlerdir. Bir diğer önemli eleman ise tahrik tamburlarıdır. Banda ilk hareketi veren ve bandın ilerlemesini sağlayan elemana tahrik tamburu denir. Bir bantlı konveyörün tahrikinin tasarımı ve tertibi, en büyük bant çekme kuvveti ve iletmenin uzunluğuna göre hareketinden, ayrıca bandın önceden seçilmiş olan boyutlarından ortaya çıkmaktadır. Çalışma esnasındaki işletme şartları da göz önüne alınmalıdır. Tamburlar döküm yoluyla veya sac levhaların kaynak yöntemi ile uçlarının birleştirilmesi ile imal edilirler. Şekilleri silindir veya bombeli(fıçı) şeklindedir. İmalat esnasında yapılacak bir hata eksen kaçıklığına bu durumda konveyör bantta hasar meydana getirebilir. İletim esnasında bantta çekme ve basma gerilmeleri oluşur. Buna bağlı olarak bandın kalınlığı, çekme ve basma dayanımı tambur çapını belirleyen faktörlerdir. Eğer bir bant kendi mukavemet sınırları içinde ne kadar çok zorlanıyor ise tambur çapı o kadar fazla olmalıdır. Yeterince zorlanmayan bantlarda minimum çapın altına inilebilir. Bantlı konveyörler çoğunlukla elektrik motoru ile tahrik edilirler. Motorun devir sayısı tahrik tamburunkinden fazla olduğundan, en az iki kademeli bir dişli kutusu koymak gerekir. Bant tahrik sistemleri ortam şartlarına, kullanılacak elemanların özelliklerine ve taşınacak malzemenin özelliğine bağlı olarak; baştan tahrik, kuyruktan tahrik veya çift tahrik olarak tasarlanırlar. Konveyörü boşta çalıştırmak için gerekli gücün, malzemeyi yatay olarak nakletmek için gerekli gücün, malzemeyi düşey olarak nakletmek için gerekli gücün, malzemeyi ivmelendirmek için gerekli gücün ve diğer güç kayıplarının toplamı konveyör bandı tahrik etmek için gerekli güce eşittir. Ancak toplam güç hesaplanırken ortam şartlarına, çevre kirliliğine ve elektrik motorunun verimine dikkat edilmelidir. Çok tamburlu sistemlerde düşük bant gerilmeleri meydana gelir ancak ilave motor ve dişli sistemlerinden kaynaklanan ilave masraf yaratır. Bantlı konveyör tasarımında bant hareket hızının ve tahrik gücünün hesaplanması için taşıma malzemesinin özelliklerinin, yoğunluğunun, bant özelliklerinin, taşıma uzunluğunun ve eğimin bilinmesi gereklidir. Konveyör uygulamaları için tahrik sistemi seçilirken sistemin; gücüne, hız denetim aralığına, kalkış duruş sayısına, kullanım yeri şartlarına, momentin değişimine ve diğer tahrik sistemleri ile arasındaki ilişkiye dikkat edilmeli, geniş kapsamda elemanlar incelenmeli ve birçok soru yanıtlanmalıdır. Önemli seçim sabit hız ile değişken hızlı tahrik seçimidir. Tahrik sistemi seçiminde proses, mekanik, elektrik enerjisi ve maliyet şartları da göz önünde bulundurulmalıdır. Konveyör uygulamaları; hız aralığı boyunca sabit moment, yüksek başlangıç momenti, yüksek atalet, yüksek ivmelenme ve yavaşlama momentleri ve çoklu tahrikler arasında yük paylaşımı, kontrol altına alınmış duruşlar gerektirir. Ayrıca özellikle daha uzun konveyörler için tercihen daha doğal frekanslarla çalışan uygun hızlı ve bant çekmelerine sahip kompleks mekanizmalar kullanılır. Motorlar, tahrik tamburunu harekete geçirmeleri nedeniyle çok önemlidir. Sistemin gerekliliklerine göre bantlı konveyörlerde redüktörlü motorlar, alternatif kısa devre motorları, alternatif bilezikli motorlar ve tekil motorlar kullanılır. Doğru akım motorları elektriksel gücün mekanik güce çevrilmesi ile oluşan moment kuvveti sayesinde stator denilen düzeneğin rotor üzerinde manyetik olarak döndüğü sistemlerdir. Bobinler üzerinden geçen akımın oluşturduğu manyetik alanın meydana getirdiği kutuplaşma ile ileri ve geri yönlü olarak, yani zıt kutupların çekmesi ve aynı kutupların birbirini itmesi prensibinin dairesel harekete dönüştürülmesi ile mekanik hareket üreten bir yapıdır. Verilen denklemlerden ve standart çizelgelerden yararlanılarak hesaplamalar yapılmıştır. Problem 500m eğimsiz ve 100m 30o eğime sahip iki konveyörün oluşturduğu hattın 500t/h debiye sahip taş kömürünün taşınmasıdır. Hesaplamaların sonunda bantlı konveyörde kullanılacak olan parçaların boyutları elde edilmiştir. Konveyör eğimi, sarılım açısı ve makara grupları parametreleri kullanılarak güç ve bant kuvvetlerinin değişimlerinin grafikleri oluşturulmuştur. Çeşitli yorumlar yapılmıştır.
Motorlu taşıtlarda kullanılan fleks hortum incelemesi
Bu çalışmada ilk olarak hortumların genel yapısı ve standartlarından bahsedilerek hortum kullanım alanları ve detaylara yer verilmiştir. Daha sonrasında ise ağır ticari araçlarda kullanılan fren sistemleri ve burada kullanılan PTFE metal örgülü fleks hortum türleri incelenmiş ve detaylarına değinilmiştir. Test araçlarına takılan metal örgülü PTFE fleks hortumlarının zarar gördüğü görülmüş ve bunların sebepleri araştırılmıştır. Zarar görülen hortum numuneleri montaj konumu referans alınarak üç farklı hortum boy belirlenip çalışmalar yapılmıştır. Her bir hortum numunesine ait fiziksel 3D modeller Catia programı aracılıyla oluşturulup katı modeller hortumun tüm reel tasarımını kapsayacak şekilde Ansys programında yorulma analizine tabi tutulmuş ve bu analizler saha araç testleri, RIG simüle testleri ile doğrulanıp desteklenmiştir. Tez çalışmasında elde edilen sonuçların sektörde ve akademik çalışmalarda yararlanılması hedeflenmektedir.
Taşıt debriyaj elemanlarının optimizasyonu için yapay zeka algoritması tabanlı bir sistemin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında taşıt debriyaj elemanlarının dinamik davranışı ve fonksiyonelliği göz önünde bulundurularak taşıt diyaframı ve damperinin tasarım optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Algoritmalarda keşif ve elde edilen bilginin kullanılması arasındaki dengenin ayarlanamaması ve uygun parametre ayarlarının gerçekleştirilememesi yerel optimuma takılma ve erken yakınsama problemine neden olabilir. Bu yüzden algoritmalar içerisindeki seçim mekanizması ve algoritma parametrelerinin ayarlanması önemlidir. Algoritma içerisinde çeşitlilik, bütünü arama ve yerel arama mekanizmalarının bilgiyi kullanma mekanizması ile yüksek performansta çalışması gerekmektedir. Bu amaçla kır kurtlarının sürü içerisindeki sosyal durumları ve çevreye uyum davranışlarından ilham alan Kır Kurdu Optimizasyon (COA) algoritması tabanlı yeni bir algoritma taşıt debriyaj elemanları için geliştirilmiştir. Bu çalışmada kır kurdu optimizasyon algoritmasının çeşitlilik ve arama mekanizmasının iyileştirilmesiyle geliştirilmiş bir algoritma elde edilmiştir. Ortaya çıkan geliştirilmiş algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız mühendislik problemleri ile test edilip taşıt debriyaj elemanlarına uygulanarak gerçekliği kanıtlanmıştır. Önerilen algoritmanın test sonuçları, yeni algoritmanın etkinliğini ölçmek için literatürdeki diğer algoritmalara karşı kontrol edilmiştir. Deneysel sonuçlar, yeni algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız test fonksiyonları üzerinde önemli ölçüde daha iyi verimliliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bu eniyileme çalışması ile taşıt debriyaj elemanları diyafram yayının başlangıçtaki modeline göre belirtilen asgari ayrılma yüküne göre daha dinamik koşullarda daha iyi performans gösteren yeni bir diyafram modeli ortaya konulmuştur. İkinci eniyileme çalışmasında taşıt debriyaj damper elemanının başlangıçtaki modeline göre daha iyi sönümleme karakteristiğine sahip damper modeli elde edilmiştir. Böylece geliştirilen kır kurdu algoritması literatürde ilk olup taşıt debriyaj elemanlarının eniyilenmesinde kullanılmıştır.
Otomotiv sektöründe yenilikçi ürün tasarımı için yeni nesil bütünleşik tekniklerin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında taşıt süspansiyon sisteminin elemanı olan salıncak kolu tasarım optimizasyonu yorulma davranışı göz önünde bulundurularak gerçekleştirilmiştir. Salıncak kolunun yorulma özelliği açısından incelenmesi elemanı olduğu süspansiyon sisteminin işlevi gereği önem arzetmektedir. Mevcut salıncak kolu parçasına göre daha hafif ve çalışma şartlarındaki gereksinimleri karşılayacak yorulma ömrüne sahip yeni bir salıncak kolunun optimum tasarım sürecinde optimizasyonu yapılacak salıncak kolunun üç boyutlu başlangıç tasarım modeli oluşturulmuştur. Ansys Workbench programında bu ilk tasarımın yorulma analizi yapılmıştır. Tez kapsamında salıncak kolu optimizasyon problemininin matematiksel modelini oluşturmak için Latin Hiperküp örnekleme yönteminden yararlanılmış, Radyal temelli fonksiyonlar kullanılarak optimizasyon çalışmasında kullanılan amaç ve kısıt fonksiyonları elde edilmiştir. Bu çalışmada literatürde son zamanlarda yer bulan yüklü sistem arama algoritmasına Nelder Mead lokal arama metodunun entegre edilip iyileştirilmesiyle geliştirilen melez bir algoritma kullanılmıştır. Ortaya konan bu melez yapının taşıt süspansiyon sisteminin parçası olan salıncak kolunun tasarım optimizasyonu problemine uygulanması ile de bulunan algoritmanın test edilmesi ve gerçekliğinin kanıtlanabilmesi amaçlanmıştır. Bu optimizasyon çalışması ile başlangıçtaki salıncak kolu modeline nazaran daha hafif fakat çalışma şartları göz önünde bulundurularak belirtilen asgari yorulma ömrü çevrim sayısını yakalayabilen yeni bir salıncak kolu modeli ortaya konulmuştur. Böylece geliştirilen melez yüklü sistem arama ve Nelder-Mead lokal arama metodu literatürde ilk defa bir taşıt parçasının optimizasyonunda kullanılmıştır.
Sonlu elemanlar modeli destekli soğuk dövme filtre kovanı üretim tasarımı geliştirilmesi ve doğrulanması
Yüksek basınçlı hidrolik filtre kovanları, madencilik, denizcilik, otomotiv ve havacılık gibi zorlu ortamlarda kullanılan, doğrudan yağ filtreleme işlevi gören filtrelerin basınç altında çalışabilmelerini sağlayan kritik bileşenleridir. Bu filtre kovanları, özellikle uçak motorları ve iniş takımları gibi yüksek öneme sahip alt sistemlerde kullanıldıkları için, beklenen servis ömrü öncesinde dayanıklılık sorunları nedeniyle hasar görebilirler. Bu bağlamda, yüksek basınçlı hidrolik filtre kovanları, güvenlik açısından kritik bileşenler olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, soğuk dövme yöntemiyle üretilen filtre kovanlarının, kullanım alanlarının gereksinimlerine uygun fiziksel ve mekanik özelliklerinin elde edilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, mevcut üretim yöntemleriyle hammadde maliyetlerinin düşürülmesi ve katma değerli ürünler arasına dahil edilmesi amacıyla ülke ekonomisine katkı sağlanması planlanmıştır. Sonlu elemanlar modeli (FEM) destekli simülasyon yazılımları kullanılarak, soğuk dövme işlemi analiz edilerek yüksek mukavemetli ürün üretimi için gerekli parametreler belirlenmiştir. İş parçasının soğuk şekillendirme sürecinde, hacim sabitliği ilkesi göz önünde bulundurularak, hammadde parça geometrisi, uygun pres özellikleri, operasyonel kalıp tasarımları ve kalıp özellikleri belirlenmiştir. Sonlu elemanlar destekli analizler ile sekans tasarımları tamamlanmış ve prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Soğuk dövme operasyonlarının dijital ikizi oluşturularak, simülasyon ve gerçek veri karşılaştırmaları yapılmış; deformasyon kuvveti, malzeme akışı, temas basıncı, gerilme ve birim şekil değişimi ile nihai üründe meydana gelen boyutsal değişiklikler detaylı bir şekilde incelenmiştir. Tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleri kullanılarak numuneler üzerinde yapılan incelemelerde, hedeflenen mekanik ve fiziksel özellikler değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, kullanım amacına göre değişkenlik gösteren yüksek mukavemet gereksinimlerini karşılayabilen filtre kovanı tasarımı, hidrolik sistemlerde hizmet verecek şekilde optimize edilmiştir. Böylece, gerilme ve birim şekil değişim oranları artırılarak, ürünün fiziksel ve mekanik özellikleri iyileştirilmiştir.
Katmanlı imalat yöntemi ve talaşlı imalat yöntemi için optimizasyon yöntemlerinin denenmesi ve karşılaştırılması
Gelişen teknoloji ve bilgisayar programları sayesinde mühendislik parça analizleri ve optimizasyonları günümüzde bilgisayar programları aracılığı ile yapılabilmektedir. Bilgisayar programları sadece analiz için değil ayrıca tasarımdaki değişiklikler ile parçanın hafifletilmesi sonucu malzeme maliyetinin düşürülmesinde de aktif rol almaktadır. İmalat yöntemleri ve bu yöntemlerin birbirleri ile olan karşılaştırmaları daima araştırma konusu olmuştur. Bir parçayı imal etmek için hangi yöntem(ler)in seçileceği, o işletme açısından büyük önem arz etmektedir. Tasarlanan parçanın çalışma koşulları altında maruz kalınan yükleri ve dayanımı üretici için çok önemlidir. Bu tezde, katmanlı imalat ve talaşlı imalatın avantaj / dezavantajları araştırılmış ve bu yöntemler Pet-G malzeme kullanımı için karşılaştırılmıştır. Katmanlı imalat yönteminde bir FDM (Fused Deposition Modeling-Ergiterek Biriktirme Yoluyla Modelleme) tipi 3B(üç boyutlu) yazıcı kullanılmıştır. Talaşlı imalat yöntemi için ise bir CNC Router (Computer Numerical Control Router-Bilgisayarlı Sayısal Kontrol Yönlendiricisi) kullanılmıştır. Söz konusu imalat yöntemlerine göre oluşturulan bir parça tasarımı ve iki kez optimizasyonundan sonra mekanik özellikleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Yapılan optimizasyonlar sonrasında hedeflenen kütle azalımı sağlanmıştır. İkinci optimizasyon sonrası numune, tasarım programına göre ilk halinden kütle olarak yaklaşık % 63 oranında hacimsel ve kütlesel olarak küçülmüştür. Yaklaşık olarak 300 gram olan numunenin kütlesi, 100 grama düşürülmüştür. Katmanlı imalatla üretilen numunelerin, talaşlı imalatla üretilen numunelere göre yoğunluk değerleri düşük, yüzey pürüzlülük değerleri yüksek çıkmaktadır. Yüksek yüzey pürüzlülük değerinin istenmediği yerlerde ve karşılıklı çalışan parçalarda (yataklar, miller vb.) talaşlı imalat yönteminin kullanılmasının daha avantajlı olduğu görülmüştür. Yapılan testler sonucunda, talaşlı imalatla üretilen numunelerin mukavemet değerlerinin daha yüksek çıktığı gözlemlenmiştir.
İnsansız hava araçları için lineer elektromanyetik fırlatıcı sistem tasarımı ve optimizasyonu
Elektromanyetik fırlatıcı sisteminde kullanılan çeşitli motor tipleri; tek taraflı lineer indüksiyon motor, çift taraflı lineer indüksiyon motor, sabit mıknatıslı lineer senkron motor ve sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motorudur. Bu tez çalışmasında, insansız hava araçları için mekanik fırlatma sistemlerine alternatif olarak elektromanyetik bir fırlatıcı sisteminde kullanılmak üzere tek taraflı lineer indüksiyon motor tasarlanmıştır. Doktora tez çalışmasında tasarlanan motor özellikleri 3 fazlı, 8 kutuplu, 380 V, 6 m/s, yükü 5,84 kg (maksimum 40 kg) ve itme kuvveti 409,55 N'dur. Yapılan tasarımın klasik fırlatıcılara karşı yeni bir alternatif sunması beklenmektedir. Bu çalışmanın amacı fırlatma maliyetlerini azaltmak ve mobil bir fırlatma sistemi oluşturmaktır. Bu amaç için tasarlanan örnek motor tasarım parametreleri ve geometrik boyutlandırma eşitlikleri tezde sunulmuştur. Motorun geometrik boyutlarını hesaplayabilmek için analitik hesaplama yapabilen bir program geliştirilmiştir. Program, geliştirilen algoritma ile iteratif olarak en iyi geometrik boyut değerlerini elde etmeye çalışmaktadır. Çalışmada eşdeğer devre modeli kullanılarak fırlatma performansını geliştirmek için boyut optimizasyonu yapılmıştır. Boyut optimizasyon programı algoritmasında geliştirilen bu iteratif yapı kullanılmıştır. Amaç fonksiyonu, tasarım parametrelerinden verim, güç faktörü ve sistem ağırlığında denenmiş ve fırlatma performansına etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar iki boyutlu sonlu elemanlar analizinde değerlendirilmiştir. Elde edilen benzetim sonuçları ve yazılımı gerçekleştirilen program sonuçları kıyaslanmış ve motor boyutuna dair elde edilen değerler ile motor imalat çizimleri hazırlanmıştır.
Çelik yapılarda kullanılan T profilin kaynaklı imalatında oluşan açısal distorsiyonların optimizasyonu
Deprem kuşağı üzerinde yer alan ülkemizde, çelik yapıların kullanım alanları ve sıklığı artmakta ve önem kazanmaktadır. Çelik yapı; taşıyıcı sistemlerin çelikten üretildiği, çoğunlukla fabrika binaları, spor tesisleri, depo ve atölyelerin imalatında kullanılan, geniş açıklıklara ve yüksekliğe sahip sistemlerdir. Çelik yapılar diğer taşıyıcı sistemlere göre üstün mekanik özelliklere, statik yeteneklere ve uygulama kolaylığına sahiptir. Çelik yapıların imalatında genellikle kaynaklı imalat yöntemleri tercih edilmektedir. Kaynaklı imalat işlemleri kullanılarak birleştirilen parçalar işlem esnasında ısınma ve soğuma çevrimlerine maruz kalırlar. Isı etkisinin şiddetine, malzemelerin mekanik özelliklerine ve çelik yapının biçimine bağlı olarak ısınan parçaların genleşmesi çevresindeki soğuk bölge tarafından engellenir. Bu engellemeler, kaynak yöntemlerinde birbirini takip eden ısınma ve soğuma süreçleri, metal malzemede artık gerilme, kalıcı şekil değişimi ve distorsiyon gibi problemlere neden olmaktadır. Birleştirme sırasında oluşan gerilmeler ve distorsiyonlar, son ürünün boyutsal toleransların dışına çıkmasına neden olacağı gibi, yapısal elemanlarda ikinci mertebe etkilerinin artmasına, dinamik yükler altında çalışan elemanlarda da yorulma dayanımında düşmelere neden olur. Bu negatif etkenlerin yön ve miktarlarının önceden belirlenmemesi durumunda düzeltmeye ihtiyaç duyulur. Bu düzeltmeler malzeme sarfiyatı, işçilik maliyetlerinin artmasına ve zaman kayıplarına sebep olmaktadır. Bu çalışma kapsamında, S355J2+N malzemesinin T profil olarak kaynaklı birleştirilmeleri MAG kaynak yöntemiyle yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda ilerleme hızları ve akım değerleri de farklı olarak uygulanmış, yapıda oluşacak distorsiyon üzerine etkileri incelenmiş ve Taguchi Optimizasyon metodu uygulanarak optimum çarpılma değerlerini belirlemiştir. Malzemenin farklı kaynak parametreleriyle kaynaklı birleştirilmeleri yapılmış ve oluşan açısal distorsiyonların en aza indirilmesi amaçlanmıştır.
Topoloji optimizasyonu ile cam ambalaj üretiminde optimum tasarım ve analizi
Ambalaj sektörü son yıllarda çok farklı malzemeler kullanarak ve çok farklı şekillerde tasarlanarak önemli gelişmeler kaydetmiş ve gelişmiştir. Cam ambalajın kimyasal ve fiziksel özellikleri gereği tasarım aşamasında son derece dikkatli ve tecrübeli olmak gerekmektedir. Cam kadar sert ve esnek olmayan bir malzemenin tasarımında özellikle darbe ve fiziksel mukavemet durumlarına karşı özel tasarımlar gerekmektedir. Müşteri cam ambalaja koyacağı ürününü en iyi şekilde sergileyecek bir yandan da fiziksel ve kimyasal olarak güvende olacağı bir cam ambalaj tasarımı beklemektedir. Cam ambalajın üretiminde ki en büyük maliyetlerden hammadde ve enerji giderlerini en aza indirgemek için cam ambalajın tasarımının optimum cam ağırlığında yapılması gerekmektedir. Ayrıca cam ambalaj üretiminde kullanılan kalıpların son derece pahalı olması ve termin sürelerinin uzun olması yeni tasarımı yapılan cam ambalajların deneme üretimlerinin de maliyetini arttırmaktadır. Cam ambalajın mühendislik ve matematik açısından son derece karmaşık olan tasarımı klasik yöntemde bazı kabuller doğrultusunda yapılabilmektedir. Sonlu elemanlar yöntemi ise klasik kabullerin aksine geniş bir sistemi sonlu elemanlar denen daha küçük bileşenlere ayırır. Ayrılan her bir bileşene uygulanan sınır ve yük değerleri ile problem çözüme kavuşturulur. Klasik yöntem ile tasarlanan ürünün sonlu elemanlar analizi sonuçları ile ürünün fiziksel testleri karşılaştırılarak, sonlu elemanlar yönteminde elde edilen sonuçların fiziksel testlere olan yakınlığı öğrenilebilir. Daha sonrasında ise geleneksel tasarımın sonlu elemanlar analizlerinde elde edilen sonuç verileri ile topoloji optimizasyonu yapılarak geleneksel tasarımda yapılacak olan hafifletmenin ve şekil revizyonunun en optimum değerde veya bu değere çok yakın olarak final tasarımın yapılması mümkündür. Başka bir ifade ile topoloji optimizasyonu, istediğimiz sınır ve yükler altında belirlenen bölgede malzeme dağılımını optimize eden ve böylelikle tasarımın optimize edilmesine yardımcı olan yeni bir yaklaşımdır. Bu sayede birçok alternatif çizim yapılması yerine mevcut tasarımın en optimum tasarıma dönüştürülmesinin daha hızlı ve kolay olacağı öngörülmektedir. Bu tez içerisinde örnek olarak geleneksel yöntemle tasarımı ve üretimi yapılarak fiziksel kontrolleri tamamlanmış bir tasarımın sonlu elemanlar analizi yapılarak elde edilen sonlu elemanlar analiz sonuçlarının doğruluğu kontrol edilmiştir. Daha sonrasında geleneksel tasarım topoloji optimizasyonu ile optimize edilerek tekrardan sonlu elemanlar analizi yapılarak yeni tasarımın istenilen sınır şartlarındaki dayanımı incelenmiştir. Optimize edilen tasarımda ürün ağırlığı %8, maliyet ise %8.49 yaklaşık olarak azaltılmıştır. Ayrıca topoloji optimizasyonu ile optimum tasarımın çevreye daha duyarlı ve sürdürülebilir üretime katkısı açıklanmıştır.
Bir uçağın dikey kuyruk kesitinin genetik algoritma ile optimizasyonu
Bu çalışmada, tek turboprop motora sahip, iki kişilik bir eğitim uçağının dikey kuyruk bölümünün yapısal tasarımı, yapısal analizi ve genetik algoritma (GA) metodu ile yapısal optimizasyonu ele alınmıştır. Uçak yapılarında ağırlığın azaltılması, hem uçağın performansını (örn. irtifa ve manevra kabiliyetlerini) artırdığı, hem de maliyetleri düşürdüğü için oldukça önemlidir. Bu nedenle, çalışmaya ait optimizasyon probleminde esas alınan hedef fonksiyon, yapının toplam ağırlığıdır. Dikey kuyruk sonlu elemanlar modeli, MSC/PATRAN programı kullanılarak tasarlanmış, bu program ön ve son işlemci olarak, sonuçları gözlemleyebilmek için kullanılmıştır. Sonlu elemanlar modeli bölümlere ayrılarak her bölümdeki yapısal elemanlara etkiyen yükler belirlenmiş ve modele girilmiştir. Yaygın analiz yaklaşımlarına dayalı formüller, Microsoft Excel programına girilerek her bir elemanın mukavemeti, ilk ve son değerler için kontrol edilmiştir. GA ile optimizasyon için MATLAB programlama dili ile yazılan kod kullanılmıştır. İlk ve son değerler için sonlu elemanlar analizi, MSC/NASTRAN programı kullanılarak yapılmış ve bu sayede sonuçların tekrar kontrol edilmesi sağlanmıştır.
Fırçasız doğru akım motorun tasarımı ve denetimi
Sabit Mıknatıslı Fırçasız Doğru Akım (FDAM) motoru diğer motorlara göre sanayide yaygın kullanılan motordur. Bu motor genel olarak küçük ve orta güçlerde kullanılır. FDAM motorların birçok alanlarda tercih edilme nedeni; kollektör olmaması, yüksek verime, küçük boyutta sahip olması, daha az bakım gerekmesi ve yüksek hızlarda çalışmasıdır. Bu çalışmadan amaç, dağıtılmış sargı sarımlı, bir prototip FDAM motoru imal etmek ve hız kontrolünü gerçekleştirmektedir. Üstelik kütle başına maksimum güç ve moment yoğunluğu, az mıknatıs malzeme kullanılması ve düşük maliyetli sürücüsünün tasarımı ek amaçlardandır. Bu çalışmada, FDAM motorların tasarımı için gereken motor boyut, manyetik eşdeğer devre ve elektrik eşdeğer devre parametreler analitik olarak hesaplanmıştır. Elde edilen parametreleri kullanarak güç kaybı, çıkış güç ve çıkış moment değerleri belirlenmiştir. Analitik tasarımdan belirlenen motorun boyutlarının optimizasyonu için Genetik Algoritma (GA) kullanılmıştır. Motorun analizi için sonlu elemanlar yöntemine dayalı, Ansys-2D Maxwell programı kullanılmış. Fırçasız DA motorun (FDAM), alan yönlendirmeli kontrolü, motorun moment kontrolü için yaygın olarak kullanılan yöntemlerinden birisidir. Bir FDAM sürücü sistemi, AYK temel alınarak tasarlanmış ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Sistemde kullanılan parçaların, yani FDAM ve sürücüsünün matematiksel modelleri kullanılarak tüm sürücü sistemi Matlab/Simulink ile simülasyonu elde edilmiştir.
Modüler kalça protezinin statik ve dinamik etkiler altında sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve optimizasyonu
Bu tez çalışması kapsamında çimentosuz modüler bir kalça protezinin statik ve dinamik etkiler altında sonlu elemanlar yöntemi ile analizi ve optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Yeni tasarlanmış total kalça protezi prototipi üç boyutlu tarama teknolojisi kullanılarak bilgisayar ortamına aktarılmıştır. Bilgisayar ortamına aktarılan prototip model sonlu elemanlar yöntemi ile statik dinamik etkiler altında analiz edilerek mevcut protez tasarımının etkinliği incelenmiştir. Daha sonra tasarım parametreleri ve malzeme özellikler değiştirilerek gerilme kalkanı etkisi ve aşınma etkileri de dikkate alınarak optimum protez tasarımı elde edilmeye çalışılmıştır. Kalça protezleri ile ilgili laboratuvar testleri ve sonlu elemanlar simülasyon standartlarının tanımlanmış olduğu ISO 7206-4, ISO 7206-6, ISO 14242-1 ve ASTM F2996-20 standartlarında belirtilen sınır şartları, yükleme ve aşınma durumları göz önünde bulundurularak ANSYS sonlu elemanlar yazılımı ile statik, yorulma ve aşınma simülasyonları yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar literatür çalışmaları ile karşılaştırılmıştır.
Su dağıtım şebekelerinin metasezgisel yöntemlerle optimizasyonu
Nüfusun hızla arttığı ve mevcut su kaynaklarının çeşitli sebeplerle zarar gördüğü dünyamızda, suya olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, hayati bir öneme sahip olan suyun tüketiciye ulaştırma maliyetini düşürmek için su dağıtım şebekeleri metasezgisel optimizasyon yöntemleri ile optimize edildi. Şebekede basınç, hız, debi vb. sınırlayıcıların olması tasarımı oldukça zorlaştırmaktadır. Bu yüzden Marios Kyriakou ve Demetrios Eliades tarafından geliştirilmiş Epanet-MATLAB araç seti yardımıyla Epanet ortamında kolay bir şekilde tasarlanan şebeke verileri MATLAB programlama dilinde metasezgisel algoritmaların içerisine yerleştirilerek optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Optimizasyon işleminde genetik algoritma (GA), yapay arı koloni (ABC), parçacık sürü optimizasyon (PSO), karınca koloni optimizasyon (ACO), armoni arama (HS), diferansiyel evrim (DE), biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), tavlama benzetimi (SA) ve istilacı ot optimizasyon (IWO) algoritmaları kullanılmıştır. Daha önce su dağıtım şebeke optimizasyonunda kullanımlarına rastlanmayan biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), istilacı ot optimizasyon (IWO) algoritmaları ile şebeke optimizasyonunda çok az kullanılmış yapay arı koloni (ABC) algoritmasının sonuçları yaygın bir şekilde kullanılan diğer algoritma sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sunulan optimizasyon yöntemlerinin performanslarının karşılaştırılması için daha önceki çalışmalarda kullanılan Alperovits ve Shamir ile Hanoi şehir şebekeleri aynı sınırlayıcılar altında optimize edilmiştir. Optimizasyon işlemi sonucunda Alperovits ve Shamir şebekesi için literatürdeki en düşük maliyet olan 419 000 birim maliyete birçok araştırmadan daha az değerlendirme sayısıyla ulaşılmıştır. Benzer şekilde Hanoi şehir şebekesi için 6.081x106 $ ile birçok araştırmadan daha düşük bir maliyete daha az değerlendirme sayısıyla ulaşılmıştır. İlk defa kullanılan Biyo-coğrafya esaslı optimizasyon (BBO), istilacı ot optimizasyon (IWO) ve çok az kullanılmış yapay arı koloni (ABC) algoritmalarının kullanımları yaygın olan birçok algoritmadan daha başarılı performans sergiledikleri tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasıyla şebeke optimizasyonunda Epanet-MATLAB araç seti başarılı bir şekilde kullanılarak güvenirliği kanıtlanmıştır. Optimizasyon yöntemlerinin farklı şebekelerde aynı kontrol parametreleri ile aynı derecede başarılı sonuçlar vermediği tespit edilmiştir. Bu yüzden algoritma kontrol parametrelerinin problem yapısına göre değişkenlik gösterebileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: Epanet -MATLAB araç seti, metasezgisel optimizasyon algoritmaları, su dağıtım şebekelerinin optimizasyonu, istilacı ot optimizasyon, biyo-coğrafya esaslı optimizasyon
Derin çekme işleminde kalıp tasarımının sonlu elemanlar yöntemi ile optimizasyonu
Derin çekme;bir tarafı dolu içi boş kap şeklinde parçalar üretmek için kullanılan bir sac metal şekillendirme işlemidir. Derin çekme işlemi hızlı, birçok farklı geometriye sahip parçaların üretiminde kullanılan, ekonomik bir üretim metodu olduğu için endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu yüzden birçok araştırmanın konusu olan derin çekme işlemi, içerdiği birçok parametreden dolayı sonuçlarının incelenmesi bakımından karmaşık bir işlemdir.Çekme derinliği, zımba hızı, pot çemberi kuvveti, kalıp ağzı yarıçapı, zımba ucu yarıçapı, çekme boşluğu, çekme oranı gibi birçok etken derin çekme yönteminde ürün kalitesine direkt etkide bulunur.Ayrıca işlem sırasında parçada oluşan kuvvetlerin ve gerilmelerinhesaplanması oldukça zor olduğundan detaylı işlem analizi için bilgisayar destekli hesaplama programlarına gerek duyulmaktadır.Bu yüzden bu çalışmada sonlu elemanlar yöntemi ile çözüm yapan ANSYS programı kullanılmıştır.Yapılan simülasyonlarda incelenen parametreler, zımba hızı, pot çemberi kuvveti, zımba ucu yarıçapı ve kalıp ağzı yarıçapı uzunluklarıdır.Seçilen parametrelerin sayısı fazla olduğu için Taguchi deney tasarımı metodu ile 81 olan simülasyon sayısı 9'a düşürülmüştür. Çalışmada yer alan işlem parametrelerinin minimum parça kalınlığı, maksimum parça kalınlığı ve maksimum gerilme değeri üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre optimum parametre değerleri belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Derin Çekme, Kalıp Tasarımı, Optimizasyon, FEM, Taguchi
Glob valflerde trim geometrisinin akış karakteristiği ve basınç düşüşü üzerinde olan etkisinin incelenmesi
Bu tez, glob valflerin tasarım parametrelerinin akış performansı ve enerji verimliliği üzerindeki etkilerini incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında, glob valflerin akışkan kontrolündeki rolü ve mevcut tasarım zorlukları analiz edilmiştir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile farklı valf geometrilerinin basınç kaybı, akış düzenliliği ve türbülans davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen bulgular, optimize edilmiş valf tasarımlarının enerji tüketimini azaltırken hassas akış kontrolü sağladığını göstermektedir. Simülasyon sonuçları, valf gövdesinin ve diskin geometrik yapısındaki değişimlerin akış davranışını önemli ölçüde etkilediğini ortaya koymaktadır. Özellikle yuvarlatılmış kenarlar ve optimize edilmiş akış yolları, türbülansı azaltarak basınç kayıplarını minimuma indirmektedir. Azaltılmasına katkıda bulunacak yeni tasarım stratejileri sunmuştur.
Design and analysis of a delta type robot
In this thesis, design and analysis of a Delta type robot manipulator has been performed by using Matlab and Solidworks software. For this purpose, firstly, the analytic model of a Delta robot has been created. The optimization has been applied by using of the Matlab program which is written to identify the arm lengths. These defined arm lengths has been used for designing of Delta robot?s three-dimensional mechanical models. The workspace of this robot design has been specified; and static and frequency analyses have been performed to identify the rigidity properties of the Delta robot in its workspace by using the Finite Element Method. The workspace analyses of the designed Delta robot have been performed and the results have been presented by three-dimensional graphics created by a Matlab program. In the case of the end-effector reaches different points, static displacements of end-effector?s endpoint, the stresses on robot and also the rigidity of Delta robot manipulator using the results of frequency analysis have been identified and analyzed by the help of these graphics.
İndüksiyonlu iklimlendirme cihazlarında ısıl performansın sayısal analizlerle optimizasyonu
Yapılan literatür araştırmalarında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının ofis, hastane vb. kapalı alanlarda kullanıldığı tespit edilmiştir. Ek olarak, fan coil üniteleri gibi aynı sınıfta yer alan cihazlar ile karşılaştırıldığında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının içerisinde yer alan komponentler üzerinde herhangi bir iyileştirme çalışmasının yapılmadığı görülmüştür. İndüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının içerisindeki lüleler ile yaratılan vakum ortamı dolayısıyla, mahal içerisindeki ikincil hava ve birincil taze havanın karıştırılması ile ısı enerjisi daha verimli kullanılabilmektedir. Bu sebepten lülelerin yerleşiminin ısıl perfromans odağında değerlendirilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu tez kapsamında, indüksiyonlu iklimlendirme cihazı öncelikle içerdiği komponentler (lüle) bazında sayısal olarak analiz edilmiş ve literatürde yer alan deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Komponentler üzerindeki analizlerde elde edilen sonuçlar kullanılarak, cihazın tamamına ilişkin analiz koşturulmuştur. Yapılan çalışmada, aktif indüksiyonlu iklimlendirme cihazlarının lüle komponentlerinin sayısı ve geometrisi optimize edilerek ısıl performansları analiz edilmiştir. Farklı lüle giriş-çıkış çapı oranları (0,67, 0,50, 0,40, 0,37) için yapılan sayısal analizlerde, radyuslu kanalların katılım oranını radyussuz kanallara göre belirgin şekilde artırdığı gözlemlenmiştir. Bu bulgular, radyuslu kanalların ısıl performansı optimize ettiğini göstermektedir. Lüle verimliliği ve katılım oranları arasındaki ilişki incelenmiştir. Çap oranının 0,50 sınırını geçtikten sonra lüle verimliliği artış göstermesine rağmen, mahale gönderilen birincil hava debisinin yetersizliği sebebiyle katılım oranında düşüş gözlemlenmiştir. Lüle giriş ve çıkış çapları oranı 0,50 iken, radyussuz kanal için lüle verimliliği 0,40, radyuslu kanal için ise bu değer 0,43 olarak hesaplanmıştır.
Faz değiştiren malzemelerin parabolik güneş kollektörlerine entegrasyonu ve etkileri
Bu tez çalışmasında, parabolik oluk kollektörler için kullanılabilecek kaviteli, faz değiştiren malzemeli ve yalıtımlı yeni bir güneş alıcısı tasarlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, bir kollektör sisteminin genel verimliliğini ilk ölçüde etkileyen optik verimlilik üzerine çalışılmıştır. Optik verimliliği etkileyen en önemli parametre, güneş ışınımının yoğunlaştığı alıcı tarafından emilen net ısı miktarıdır. Bu bağlamda, optimizasyon parametreleri olarak üç farklı geometri (üçgen, dikdörtgen ve çokgen), üç farklı açıklık genişliği ve yüksekliği ve kavite alıcısının parabolik yansıtıcı yüzeye ilişkin üç farklı konumu alınmıştır. Bu parametrelerin etkilerini değerlendirmek ve aynı zamanda alıcı tarafından absorbe edilen radyasyon miktarı üzerindeki etkilerini incelemek için bir deney tasarımı yaklaşımı kapsamında Yanıt Yüzey Metodu kullanılmıştır. Optik analiz için, bu parametrelerin etkilerini araştırmak üzere Monte Carlo Işın İzleme yöntemiyle birlikte açık kaynaklı sayısal ışın izleme yazılımı SolTrace kullanılmıştır. Sonuçlar, optimum boşluk geometrisinin çokgen olduğunu ve boşluk derinliğinin ve açıklığının her ikisinin de 0,05 m'ye eşit olduğunu göstermektedir. Ayrıca en etkili parametrenin alıcının konumu olduğu ve optimum konumun parabolik yoğunlaştırıcının odak noktası olduğu bulunmuştur. Optimum boşluklu alıcı tasarımı için sistemin optik verimliliği %81,05 olarak bulunmuştur. Yeni alıcı tasarımında, yeni modelin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) ile doğrulama çalışmaları yapılmıştır. Yeni alıcı tasarımında, ilk olarak yeni modelin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği ile doğrulama çalışmaları yapılmıştır. Bu kapsamda literatürden iki aşamalı doğrulama yapılmıştır. İlk olarak borulu bir güneş alıcısında unifor olmayan ışınım haritası entegre edilerek ısıl analizler deneysel bir çalışma doğrulanmıştır. Daha sonra Faz Değiştiren Malzeme (FDM) erime analizleri literatürdeki deneysel bir çalışma ile doğrulanmıştır. Doğrulama çalışmalarından sonra, FDM entegreli, kendinden yalıtımlıi kaviteli alıcı modellenmiş ve HAD analizleri yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir. FDM olarak erime ve donma sıcaklıkları sırasıyla 130 ve 120°C olan yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) kullanılmıştır. HAD sonuçlarına göre, FDM 13.dakikada erimeye başlamıştır. Tamamen erime süresi 31.dakikadır. Buna FDM depolama süresi de denilebilir. FDM tamamen eriyene kadar geçen sürede suyun çıkış sıcaklığı 437,52K olmuştur. Bu aşamadan sonra, güneş ışınımının kesildiği durum için kavite duvarlarındaki ışınım haritası kaldırılmış olup analizler yine zamana bağlı devam etmiştir. Bu analizlerde görülmüştür ki FDM 5.dakikadan itibaren katılaşmaya başlayıp 21. dakikada tamamen katı haldedir. FDM entegreli kendinden yalıtımlı kavitel igüneş alıcı, aynı sınır koşullarında FDM entegresiz yalıtım olmayan kaviteli alıcı ile karşılaştırılmıştır. FDMnin katılaşma süresince (16 dakika) su çıkış sıcaklığındaki dalgalanma yalnızca 17,5°C iken FDM entegresiz alıcıda bu değer 58°C olmuştur. Güneş alıcısına FDM entegresi özellikle gün içinde bulut geçişleri sırasında dakika boyunca düşük su çıkış sıcaklığı dalgalanmaları ile sistemin daha stabil çalışmasına olanak sağlamıştır. Ayrıca güneşin tamamen kesildiği akşam saatlerinde de FDM entegreli alıcıdan bir süre daha sıcak su veya buhar eldesinin devam edebileceğini göstermiştir.
Araç hızlarının kontrol edilmesine yönelik olarak optimum forma sahip hız banketlerinin geliştirilmesi
Bu çalışmada, şehir içi trafik kontrolünde yollara uygulanan ve beklenen fonksiyonu yerine getirmekte güçlük yaşanan hız banketlerine alternatif olarak özgün, optimum hız banketi modelleri geliştirilmiştir. İlk aşamada motorlu taşıt dinamiği parametrelerine başvurulmuş, bilgisayar programı aracılığıyla yarım otomobil modeli ve süspansiyon parametreleri kullanılarak, çeşitli binek otomobillerin standart hız banketlerinden geçiş durumları, ilgili banketlerin yol girdisi olduğu kabulü yapılarak simule edilmiştir. Modelin fiziksel dünyaya uygunluğu, farklı binek otomobillere ivmeölçerler bağlanıp, standart hız banketlerinden geçilerek alınan ölçümler vasıtasıyla doğrulanmıştır. İkinci aşamada, kurulan simülasyon modelindeki yol girdileri, araçlar belirlenen hız limitlerinde seyrederken bir hız banketinden geçtiğinde araç salınımlarının minimize eden, hız limitinin çok üstünde geçtiklerinde ise araç salınımlarının önceden belirlenen güvenli fakat yüksek bir değere çıkmasını sağlayan optimizasyon algoritmasına sokulmuş, programın tasarım optimizasyonu araç kutusuna ilgili parametreler girilerek uygulanmıştır. Alınan simülasyon ve optimizasyon verileri, farklı hız limitleri için farklı formların oluşturulmasını sağlamıştır.
Ağır ticari taşıtlar için çift enine yön vericili askı sisteminin bilgisayar destekli tasarımı ve analizi
Sürüş dinamiği ve konfor açısından önemli avantajlar sağlayan bağımsız askı sistemleri binek araçlarda özellikle ön tekerleklerin şasiye bağlanmasında uzun yıllardır kullanılmaktadır. Ağır ticari taşıtlarda ise yük taşıma kapasitesi ve üretim kolaylığı bakımından ön tekerleklerin bağlantısında büyük oranda sabit dingiller kullanılmaktadır. Bu çalışma ile ağır ticari taşıtlar için çift enine yön vericili bağımsız askı sistemi tasarımı bilgisayar destekli olarak gerçekleştirilmiştir. Tasarım süreci, üretilecek parçaların üç boyutlu parametrik modelleri oluşturulması, gerekli hesaplamaların yapılması ve sonlu elemanlar analizlerinin ANSYS Workbench paket programı ile gerçekleştirilmesi ile tamamlanmış, standart olarak temin edilecek parçalar için seçimler yapılmıştır. Tasarım yapılırken hafiflik, üretilebilirlik, standart parça kullanımı, montaj ve bakım kolaylığı, maliyet gibi birçok önemli etken göz önünde bulundurulmuştur.
Ortopedi alanında kullanılan dairesel dış sabitleyicilerin biyomekanik optimizasyonu ve tavşanlar üzerinde uygulaması
Bu araştırmanın amacı ortopedi alanında kullanılan dış sabitleyicilerden birisi olan yeni tasarlanmış Dairesel eksternal fiksatör (DEF) sisteminin biyomekanik optimizasyonunun gerçekleştirilmesi ve kırık hattı üzerindeki baskı miktarı değişiminin kırık iyileşmesi üzerine etkisinin incelenmesidir. Dış sabitleyiciler, hasarlı uzuvların stabilizasyonunu sağlayan vücut dışından uygulanan bir cihaz ile iskelet deformitelerinin düzeltilmesinin yanı sıra kemik ve eklem hasarlarının tedavisinde kullanılan bir yöntem olarak görülmektedir. Çalışma nümerik ve klinik olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Nümerik çalışmada, DEF sistemi üzerinde belirlenen parametrelerin göz önüne alınarak değişimlerinin sistem ve kırık hattı üzerindeki etkileri sonlu elemanlar metodunu kullanan ANSYS yazılımı ile incelenmiştir. Klinik çalışmada ise yeni tasarlanan ve üretilen DEF sistemi 36 adet Yeni Zelanda cinsi Albino tavşan tibia üzerine monte edilmiş ve belirli sürelerde radyolojik ve histolojik analizler ile incelenmiştir. Bu çalışmada, nümerik analizlerin doğruluğunun tespit edilebilmesi için konvansiyonel sistemin kullanıldığı kontrol grubu ve sonlu elemanlar çözümlerinden elde edilen iki farklı deney grubu olmak üzere üç farklı DEF sistem grubu üzerinde incelemeler yapılmıştır. Geliştirilen yeni sistemin hem erken dönem hemde geç dönem kırık iyileşmesinin konvansiyonel sisteme göre daha avantajlı olduğu görülmüştür.
Gövde borulu ısı değiştiricilerin yeni nesil perdeli olarak optimum tasarımı, prototip imalatı ve testi
Gövde borulu ısı değiştiricileri tasarım, üretim ve bakımın kolay olması nedeniyle endüstride yaygın olarak kullanılır. Geniş bir uygulama alanına sahip gövde borulu ısı değiştiricilerin ekonomik koşullarda çalıştırılması, öncelikle basınç düşüşünün belirlenmesine bağlıdır. Gövde borulu ısı değiştiricilerini değerlendirmek için, ısı geçiş miktarı ve basınç düşüşü olmak üzere iki parametre bulunmaktadır. Gövde borulu ısı değiştiricide ısı geçiş miktarını artırmak için, geleneksel perdenin kesim oranı azaltıldığında, basınç düşüşü de artmaktadır. Gövde borulu ısı değiştiricilerinde kullanılan geleneksel perdeler ile etkinliğin büyük oranda artırılması mümkün olmamaktadır. Bunun nedeni, perde tasarımından kaynaklanan büyük basınç kayıpları ve etkin ısı geçiş alanının düşmesidir. Çalışmanın birinci aşamasında yeni nesil perde tasarımları yapılmıştır. Tasarım çalışmalarının amacı, geleneksel uygulamalardan farklı bir yöntem geliştirerek gövde içindeki akışkanın izlediği yolu uzatıp, önündeki engelleri de ortadan kaldırarak aynı anda hem ısı geçişini artırmak hem de basınç düşüşünü azaltmaktır. Tasarım çalışmalarının ardından belirlenen perde modelleri hesaplamalı akışkanlar dinamiği yöntemiyle analiz edilmiştir. Üç bölmeli perdenin geometrik parametreleri belirlenmiş ve Taguchi deneysel optimizasyon yöntemiyle ısı geçişi ve basınç düşüşü üzerindeki etkileri incelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre en iyi sonuçlara sahip olan üç bölmeli perde prototip olarak üretilmiştir. Üretilen prototip ile yapılan deneyler hesaplamalı akışkanlar mekaniği sonuçlarını doğrulamıştır. Sonuçlar üç bölmeli yeni nesil perdenin geleneksel perdeye göre basınç düşüşünü %49 azaltırken ısı geçişini %7 artırdığını göstermektedir. Dairesel perdeli tasarım modeli ve bu modele bağlı elde edilen boyutsuz parametrelerle yapılan Taguchi optimizasyon sonuçlarına göre, geleneksel perdeye oranla ısı geçişi %17,8 artarken, basınç düşüşü %32,6 azalmıştır.
A mathematical modelling approach for dled TV panel design
The aim of this study is to increase the luminance performance of direct light emitting diodes (DLED) televisions through case design improvement. We first gather luminance measurements of several regions of active area displays for different DLED models, along with mechanical parameters such as distance to active area from a point of cross section view, lens orientation and a specifically calculated ratio parameter related to the layout. For each area, feature selection and multiple linear regression model selection steps are executed to decide on the most suitable model describing the relationship between parameters and the quantity of interest, luminance of the area under investigation. We then embed the regression equations into optimization models, that aim to find the design maximizing the attained luminance level subject to several design specific constraints. Finally, luminance performance of the design found by the optimization model is compared to that of the previous designs used by the company. The results indicate that design found using the methodology described in this paper is superior to previously used designs, in terms of luminance performance
Açık kaynak yazılımı SU2 ile difüzör kanadının çok noktalı optimizasyonu
Radial compressors equipped with vaned diffusers are widely used in industry. Vaned diffusers ensure higher pressure recovery compared to the vaneless diffusers. Specifically, the leading-edge shape of the vanes has large impact on the performance of the compressor. In this study the vaned diffuser geometry of a single radial compressor geometry is optimized using the discrete adjoint optimization technique. The optimization study was carried out with the open-source computational fluid dynamics software SU2 (Stanford University Unstructured). First, the optimization is performed for a single operating point of the compressor that is close to the choking conditions. Even though the optimized vane geometry performed considerably better at the choking conditions, the dramatic drop in the compressor performance at the operating point with the best efficiency showed the ineffectiveness of the optimization study focused only on a single operating point. Next, the optimization study was repeated using a multi-point optimization technique where the flow behavior at the two ends of the operating curve, one at the best efficiency point and the other close to the choking conditions, is considered. The study resulted in a performance increase along the whole operating range of the compressor where the rise in the compressor efficiency reached to about 2 % close to the choking conditions.