4,165
Archived Theses
5
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Üç eksenli robot kol tasarımı ve robot kolun kontrolü için EEG verilerinin makine öğrenmesi ile sınıflandırılması
Gelecekte insan-makine etkileşiminin yaygın olarak düşünceler ve beyin sinyalleri kullanılarak gerçekleştirileceği düşünülmektedir. Beyin-makine arayüzü olarak adlandırılan bu etkileşim türü üzerine yeni uygulama yöntemlerinin keşfedilmesi ve yaygınlaşması ile birlikte, teknoloji ve günlük hayatta yeni bir gelişim döneminin yaşanması ve bu gelişmelerden endüstriyel üretim sektörünün de etkilenmesi beklenmektedir. Bahsedilen konu üzerine yapılacak çalışmalar, literatüre katkı sağlayarak süreci hızlandıracaktır. Bu amaçla bu Yüksek Lisans Tezi kapsamında endüstride yaygın olarak kullanılan robot kolların 3 eksenli bir versiyonunun PLC devresi kullanılarak oluşturulması ve kontrolü için EEG yöntemi ile elde edilen verilerin makine öğrenmesi ile sınıflandırılması üzerine çalışılmıştır. Teknolojik sistemlerin kontrol uygulamalarında beyin-makine arayüzü kullanılmasının pratikliği ve verimi arttıracağı düşünülmektedir. Ayrıca, bahsedilen uygulamanın yaygınlaşması ile endüstriyel makinelerin fiziksel engelli bireylerin kullanımına uygunluğu artacaktır. Projenin bir diğer amacı ise, CAD, yapısal analiz, robot kolun kinematiği, PLC devresi, beyin sinyalleri, EEG, makine öğrenmesi yöntemleri ile sınıflandırma üzerine yapılan çalışmaların derlenerek, bir mekatronik sistemin tasarımı ve üretilmesi üzerine, yaygın üretim yöntemleri ve endüstriyel standartta ekipmanların kullanımını içeren temel bir bilgi kaynağı oluşturmaktır. Projenin ilk aşamasında robot kol tasarlanmış ve üretilmiştir. Projenin ikinci aşamasında EEG cihazı ile beyin sinyalleri kayıt altına alınmış, robot kolun manipülasyonunda kullanılabilmesi için gerekli makine öğrenmesi algoritmaları ile sınıflandırılmıştır. Robot kolun çalışma testi, çalışma uzayı içerisinde uygun bir cismi bir noktadan farklı bir noktaya taşıması şeklinde gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde beyin-makine etkileşiminin mevcut kontrol uygulamalarına bir alternatif sunduğu ancak sektörde yaygın olarak kullanımı için daha verimli beyin-makine arayüzü teknolojileri ve yöntemlerinin geliştirilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.
H13 çeliğine uygulanan farklı temperleme işlemlerinin mekanik özelliklere etkisi
Bu tez çalışmasında, sıcak iş takım çeliği sınıfında yer alan AISI H13 çeliğine uygulanan kriyojenik işlem ile bunu takip eden farklı temperleme stratejilerinin mekanik özelliklere etkileri sistematik olarak araştırılmıştır. Yüksek sıcaklık dayanımı, tokluk ve aşınma direnci ile öne çıkan H13 çeliğinin performansı, uygulanan ısıl işlemlere doğrudan bağlı olup, bu çerçevede optimize edilmiş ısıl işlem dizileri kritik öneme sahiptir. Bu bağlamda çalışmada, geleneksel ısıl işlem olarak kabul edilen su verme ve ardından uygulanan tek/çift temperleme süreçleri temel alınmış, bu sürece sığ kriyojenik işlem entegre edilerek performans karşılaştırmaları yapılmıştır. Literatürde yaygın olarak incelenen derin kriyojenik işlemlere kıyasla daha düşük sıcaklıkta (-120 °C) ve daha kısa süreli olarak gerçekleştirilen sığ kriyojenik işlem (Shallow Cryogenic Treatment - SCT), bu çalışmanın özgün katkısını oluşturmaktadır. Deneysel çalışmada, 1040 °C'de yağ ortamında su verme işlemi uygulanan H13 çeliği numunelerine sırasıyla sığ kriyojenik işlem, ardından bir ve iki aşamalı temperleme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Sertlik ve çekme testleri aracılığıyla değerlendirilen mekanik özellikler ışığında; yalnızca kriyojenik işlem uygulanan numunelerde yüksek çekme dayanımı gözlemlenirken, süneklik kaybı belirgin şekilde artmıştır. Tek temperleme, dayanımı koruyarak sünekliği anlamlı ölçüde iyileştirirken, çift temperleme hem dayanım hem de süneklik bakımından en dengeli sonuçları sunmuştur. Sertlik ölçümleri, kriyojenik işlemin martenzitik yapıdaki incelmeyi ve homojenliği artırarak sertliği yükselttiğini, temperleme işlemlerinin ise bu sertliği kontrollü biçimde optimize ettiğini ortaya koymuştur. Elde edilen sonuçlar, sığ kriyojenik işlemin de geleneksel derin işlemler kadar etkili bir mikro yapısal dönüşüm sağladığını göstermektedir. Bu yönüyle SCT, daha düşük maliyetli, enerji tasarruflu ve endüstriyel olarak uygulanabilir bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Ayrıca, kriyojenik işlem sonrası uygulanan çift temperleme işleminin, H13 çeliği için mekanik performansın en uygun şekilde dengelenmesini sağladığı görülmüştür. Çalışma, modern takım çeliği uygulamalarında yüksek verimlilik, uzun hizmet ömrü ve güvenilirlik açısından ileri düzey ısıl işlem senaryolarına yönelik somut katkılar sunmaktadır.
Pamuklu denim kumaş üzerine güneş pili
Enerji ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Güneş pilleri bu açığı kapatmak için önemli bir alternatiftir. Bu tez kapsamında, Türkiye'nin ilk milli ve yerli tekstil tabanlı esnek güneş Hücreleri sentezlenmiş ve laboratuvar boyutunda üretilebilirmiştir. Ayrıca bu bağlamda saçılma tabakasının esnek güneş pilleri üzerindeki fotovoltanik verimliliği üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Bu nedenle hem absorbsiyon hemde saçılma tabakaların parçacıkları hidrotermal ve asıltılı pelte (sol-gel) destekli polimerleştirici kompleks ateşleme yöntemi (PCCM) yöntemler ile elde edilmiş farklı nano-yapıya sahip TiO2 anotları üretilmiştir. Saçılma katmanlı yada katmansız esnek TiO2 anot numunelerinin fotovoltaik özellikleri değerlendirilmiştir. Saçılma tabakasının fotovoltanik uygulamalar üzerinde olumlu etkileri tespit edilmiştir.
NIJ 3A standartına göre yeni nesil balistik yüzey dizaynı ve enerji soğurunumlarının simülatif ortamda incelenmesi
Bu çalışmada, yüksek yoğunluklu polietilen ile NIJ 3A standardına göre balistik testlerin simülatif ortamda analizleri yapılmış ve sonuçlar incelenmiştir. Balistik alanında kullanılması düşünülen yüzey veya benzeri malzeme testlerinin hem süreç olarak uzun sürmesi hem de maliyet olarak yüksek olması en büyük dezavantaj olarak görülmektedir.Bu testleri tek tek prototip veya numune hazırlayarak yapmak yerine gerçek zamanlı ve hata payı çok düşük olan simülasyon programları kullanılması önemli bir avantaj sağlamaktadır. Bu çalışma ile hem zamandan hem de maliyetten tasarruf edilmesi amaçlanmıştır.Balistik koruyucu malzemeler için en önemli parametrelerden biri de yüzeyin veya malzemenin enerji sönümleme yeteneğidir. Dolayısıyla balistik malzemeyi giyinen kişinin vücuduna tesir eden balistik etki en düşük seviyelere indirilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışma kapsamında, Ansys programında tasarlanan ve kalınlıkları 1 ile 8 mm arasında değişen yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) yüzeylere NIJ 3A standardı kapsamında 450 m/s hızındaki metal kaplı mermiler gönderilmiştir. Tasarlanan yüzeyler üzerinde sonlu elemanlar yöntemiyle balistik performans testlerini tamamlayarak analiz sonuçları incelenmiştir. Böylece modellenen yeni nesil yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) yüzeyin balistik performansı ile enerji sönümleme yeteneği ortaya çıkarılmıştır.
Süper alaşımlardan Incoloy 901 ve Rene 41'in tornalanmasında kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğünün Taguchi deneysel tasarımı ile incelenmesi
Bu çalışmada süper alaşımlar malzemelerinden İncoloy 901 ve Rene 41'in farklı kesici, ilerleme ve kesme hızlarıyla kuru şartlarda tornalanmasında, parametrelerin kesme kuvvetlerine ve ortalama yüzey pürüzlülüğüne etkileri araştırılmıştır. Deneylerde, İncoloy 901 ve Rene 41'in KY4300, KYS30 ve KYS25 kesici takımları ile 200, 230 ve 260 m/min kesme hızların ve 0.100, 0.125 ve 0.105 mm/dev ilerleme hızları kullanılmıştır. Kesme kuvvetine etkili parametrelerin ilerleme hızı ve kesme hızının olduğu ve ortalama yüzey pürüzlülüğüne etkili parametrelerin ilerleme hızı ve kesici takım olduğu görülmüştür. En küçük kesme kuvveti İncoloy 901'de 0.100 mm/dev ilerleme hızında 260 m/dak kesme hızında ve KY4300 kesici takımı ile Rene 41' de 0.100 mm/dev ilerleme hızında 260 m/dak kesme hızında ve KYS30 kesici takımı işleme parametreleriyle ve en küçük ortalama yüzey pürüzlülüğü İncoloy 901'de 0.100 mm/dev ilerleme hızında 200 m/dak kesme hızında ve KY4300 kesici takımı ile Rene 41'de 0.150 mm/dev ilerleme hızında 260 m/dak KYS25 kesici takımı işleme parametreleriyle elde edilmiştir.
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi kampüsünün karbon ayak izinin değerlendirilmesi
Enerji ihtiyacının çoğunluğu, fosil kaynaklı yakıtlardan elde edilmektedir. Bu sebeple fosil kaynaklı yakıtların hızla tüketilmesine ve fosil yakıtlardan kaynaklı açığa çıkan sera gazlarının artmasına neden olmaktadır. Sera gazlarından biri olan karbondioksit (CO2) gazının fazla yayılması çeşitli iklim değişikliklerini de beraberinde getirmektedir. Bu nedenle karbon salınımının kontrol edilmesine ve azaltılmasına yönelik yapılacak olan çalışmalar büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi'nin karbon ayak izi belirlenmiştir. Çalışma kapsamında, 2020-2022 yılları arasındaki karbon salınımı incelenmiştir. Karbon emisyonu, Hükümetler Arası İklim Değişikliği Paneli (The Intergovernmental Panel on Climate Change-IPCC) Tier-1 yaklaşımı ve analitik yöntem metodolojisi yardımıyla ayrı ayrı hesaplanmıştır. İnsan faaliyetlerinden kaynaklı dolaylı ve doğrudan emisyonlar dikkate alınmış olup hesaplama kriterleri 3 kapsam altında incelenmiştir. Buna ek olarak kampüsteki binalar toplam doğalgaz emisyonu miktarlarına göre karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Doğalgaz tüketim değerleri incelendiğinde en fazla doğalgaz tüketiminin ve buna bağlı maksimum emisyonun 2020 yılında gerçekleştiği, Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi'ne ait kayıtlı araçların tüketim değerleri incelendiğinde en fazla yakıt tüketiminin ve buna bağlı maksimum emisyonun 2022 yılında oluştuğu, toplam elektrik tüketim değerleri incelendiğinde en fazla tüketimin ve buna bağlı maksimum emisyonun 2022 yılında meydana geldiği, Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi'ne kayıtlı olmayan araçların tüketim değerleri incelendiğinde en fazla yakıt tüketiminin ve buna bağlı en fazla emisyon değerinin 2022 yılında gerçekleştiği tespit edilmiştir. Hesaplamalar sonucunda, IPCC ve analitik yöntem metodolojilerine göre en fazla emisyonun Kapsam-1'den kaynaklı olduğu, tüm kapsamlar dikkate alındığında incelenen yıllarda, toplamda en fazla emisyonun 2022 yılında oluştuğu ve artış oranının üniversiteye ait olmayan araçların emisyonlarının en fazla olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Emisyon türleri arasında en fazla emisyonun yakıt türü olarak motorin kullanan araçlardan kaynaklı olduğu belirlenmiştir. Metodolojilere ait yapılan karşılaştırma sonucunda incelenen tüm başlıklardaki tüketimlere bağlı emisyon değerlerinin, yöntemlere göre farklı sayısal değerlerde hesaplandığı buna karşın incelenen tüm başlıklara ait emisyonların yıllık artış oranları değerlendirildiğinde aynı veya birbirine yakın artış oranlarına sahip oldukları tespit edilmiştir. Çalışmanın sonunda her iki hesaplama yöntemi karşılaştırılarak analiz edilmiş ve karbon salınımının azaltılmasına yönelik önerilerde bulunulmuştur.
Kafa-boyun ortopedik rahatsızlıkları için rehabilitasyon robot manipülatörünün tasarımı dinamik analizi ve kontrolü
Günümüzde robotlar gelişen teknolojiyle beraber, sağlık alanında uzun süre tekrarlanan ve hassasiyet gerektiren işler için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu konu ile ilgili olarak rehabilitasyon robotları güncel bir konu olup bu tür robotik sistemler sağlık alanındaki yerlerini almışlardır. Bu çalışma tortikollis gibi boyun hastalıklarının tedavisi için çift kollu robot manipülatör tasarımını içermektedir. Manipülatörün her bir kolu 4 serbestlik derecesine sahip bir manipülatördür. Sistem eksik eylemli olup rehabilitasyona tabi tutulan kafanın serbest yönelim hareketlerini eksiksiz yaptırabilmek; yani kinematik olarak kapalı çevrim olan robotik sistem ölü noktalardan kaçınarak hareket ettirebilmek için kolların kafa ile bağlantısında üniversal mafsal kullanıldı. Sonuçta her bir kol, dördü aktif tahrikli ve ikisi de pasif olmak üzere toplam altı serbestlik dereceli bir seri manipülatördür. Kafanın hareketlerini robot manipülatörle uyumlu bir şekilde gerçekleştirmek için kafa-boyun modeli dört serbestlik dereceli seri manipülatör olarak tasarlandı. Kafa-boyun modeline uygun olarak çift kollu robot manipülatörün uzuv uzunlukları belirlendi. Çalışmada kafa ile çift kollu robot manipülatörün hareketlerini senkronize bir şekilde incelemek için sistemin kinematik analizleri yapıldı. Kuvvet ve moment etkisi altında sistemin nasıl bir davranış içinde olduğunu görmek için kafanın ve çift kollu robot manipülatörün ayrı ayrı dinamik analizleri yapıldı. Kafa-boyun sistemini tanımlayan modele istenilen rehabilitasyon referans hareketlerini yaptıracak olan dış kuvvetler, kolların tork/kuvvet girdileri olarak alınarak hesaplanmış tork kontrol metodu ile sistemin kontrolü yapıldı.
Kompozit malzemeden imal edilmiş çarpışma kutularında fiber tipinin enerji soğurma yetenekleri üzerindeki etkisi
Günümüzde kara yolu ulaşımına rağbet hızla artmaktadır. Bu rağbet sonucu araç sayısındaki artış beraberinde trafik kazalarındaki artışa sebep olmaktadır. Otomotiv endüstrisinde gelişime açık olan, aktif ve pasif olmak üzere iki farklı güvenlik sistemi yer almaktadır. Aktif güvenlik sistemleri olası bir trafik kazasını önlemek, pasif güvenlik sistemleri ise oluşan kaza sonrasında sürücü ya da yolcuların minimum şekilde etkilenmesini sağlamak için yer almaktadır. Aktif güvenlik sistemleri; kilitleme önleyici (ABS), anti patinaj sistemi (ASR), elektronik denge programı (ESP). Pasif güvenlik sistemleri ise; çarpışma kutuları (crash box), emniyet kemeri ve hava yastığıdır. Çarpışma kutuları aracın ön kısmında yer alan şasi demirine bağlıdır. Olası bir çarpışma anında oluşan darbe enerjisini emerek sürücü ya da yolcuların bu darbeden minimum seviyede etkilenmesini sağlamaktadır. Çarpışma kutuları genellikle metal veya alüminyum malzemeden yapılmaktadır. Son zamanların en çok kullanılan malzeme yapılarından kompozit malzemeler birçok mekanik özelliğiyle metal ve alüminyum malzemelerden daha avantajlı, daha mukavim ve daha uzun ömürlü olduğundan tercih alanları artmaktadır. Kompozit malzemeler çarpışma kutularında kullanılıp yüksek enerji absorbsiyonu sağlanarak yolcu ve sürücü güvenliği arttırılır. Bu çalışmada ekolojik dengeyi bozan CO2 emisyonunu azaltmak ve yakıt tasarrufuna katkı sağlamak için araçlarda kullanılan çarpışma kutularının malzeme tipleri ve geometrileri değiştirilerek ağırlıklarını azaltıp mukavim bir hale getirerek kullanıma sunmak istenilmiştir. Vakum infüzyon yöntemi kullanılarak Karbon fiber, Cam fiber ve Aramid fiber malzemelerden oluşturulmuş 3 adet kare, 3 adet dairesel ve 3 adet altıgen toplamda 9 adet numuneden oluşan sistemde eşit şartlarda olacak şekilde 2 mm/dk hızla 50 mm uzunluğunda basma testlerine tabii tutulmuştur. Çalışma sonucunda sönümlenen toplam enerji, maksimum deformasyon kuvveti, ortalama deformasyon kuvveti, ezilme kuvveti verimi ve özgül enerji emilim sayısal verileri elde edilmiştir. Bu verilere bakıldığında karbon fiber takviyeli altıgen geometriye sahip numunenin sönümlenen toplam enerji değeri 246.171 joule ve özgül enerji sönümleme değeri 8577.3 j/kg olarak bulunmuştur. Numuneler arasında en yüksek enerji emilim performansı gösteren numune karbon fiber takviyeli altıgen numunedir.
Dikdörtgen kanatçıklı ısı alıcılarda çarpan jetle ısı ve akım karakteristiklerinin deneysel ve sayısal olarak belirlenmesi
Çeşitli endüstri sektörlerinde sistemlerin çalışması sırasında oluşan ısının, sistem ömrü ve performansı üzerinde olumsuz etkileri vardır. Bu nedenle sistemin devrede olduğu anlarda oluşan bu ısının sistemden en kısa sürede uzaklaştırılması büyük önem kazanmaktadır. Bu amaçla kullanılan çarpan hava jeti, kağıt kurutması, elektronik elemanların soğutulması, cam temperlenmesi ve gaz türbin kanatlarının soğutulması gibi pek çok endüstriyel uygulamada kullanılmaktadır. Bu çalışmada, daha önce Taguchi L18(21*37) deney yöntemi ile optimize edilmiş dikdörtgen kanatçıklı ısı alıcının, çarpan jetle ısı transfer karakteristikleri incelenmiştir. Optimize edilerek elde edilen ısı alıcıda, farklı lüle çapı, h/d mesafesi ve hız değerlerinin etkisi analiz edilmiştir. Deneyler 4 farklı lüle çapında (d=40, 50, 63, 75 mm), 3 farklı lüle-ısı alıcı mesafesinin lüle çapına oranında (h/d=1,2,3) ve altı farklı hız değerinde (V=4, 5, 6, 7, 8, 9 m/sn) gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak; elde edilen veriler Nu-Re grafikleri şeklinde çizildi ve parametrelerin ısı transferine etkileri analiz edildi. Bunlara ilaveten, ısı transferinin en etkili gerçekleştiği koşul için sayısal analiz yapılarak sonuçlar karşılaştırıldı.
Faz değiştiren malzeme ve gözenekli ortamlardan oluşan yapıiçerisindeki bataryanın ısıl performansının araştırılması
Bu çalışmada, lityum iyon pillerin farklı deşarj oranlarında ve farklı soğutma tasarımlarında ısıl performansları deneysel olarak incelenmiştir. Lityum iyon pillerin batarya yönetim sisteminin iyi olması kadar ısıl yönetim sisteminin de iyi tasarlanması gerekmektedir. Lityum iyon pillerde yüksek sıcaklık istenmeyen bir durumdur. Pilin yüksek sıcaklıklarda çalışması içyapısının bozulmasına, kapasitesinin kaybına ve yüksek deşarj döngüsü ömrünün azalmasına sebep olmaktadır. Bu kapsamda pil ve pil paketlerinin farklı koşullarda soğutulması durumlarındaki batarya sıcaklıkları incelenmiştir. İlk olarak tekli pil için araştırmalar yapılmış olup farklı hava kalınlıklarında ve farklı deşarj oranlarında bataryanın ve batarya kutusunun sıcaklıkları belirlenmiştir. Hava kalınlığının artması batarya ısıl performansı açısından oldukça önemlidir. Daha sonra aynı hava kalınlarındaki batarya kutusuna iki farklı faz değiştiren malzeme (FDM) yerleştirmiş ve FDM'nin batarya ısıl performansına etkisi araştırılmıştır. Düşük deşarj oranlarında her iki FDM hemen hemen aynı ısıl özelliği göstermektedir. Fakat deşarj oranı arttıkça FDM 35 malzemesi daha iyi performans göstermiştir. Fakat FDM 35 malzemesi katı fazda oldukça sert bir malzeme olup, batarya modülü oluştururken dezavantaj oluşturmaktadır. Bu yüzden katı fazda daha yumuşak olan FDM 42 malzemesi daha uygun olduğu tespit edilmiştir. Dört seri ve iki paralel bağlantıdan oluşan iki özdeş batarya modülü oluşturulmuş ve batarya kutusunun içerisinin boş, FDM'li ve kompozit FDM'li deney şartlarında farklı deşarj oranlarında batarya modülünün ısıl performansı araştırılmıştır. Bu batarya modüllerinde piller arası mesafenin 2 ve 8 mm olduğu iki farklı batarya kutusu ele alınmıştır. Boş batarya modülünde en fazla 2C deşarj oranında deneylere imkân sağlamıştır. Daha yüksek deşarj oranlarında batarya modülünün tavsiye edilen sıcaklık değerini aşmaktadır. Fakat içerisine hem FDM hem de kompozit FDM yerleştirilmesi durumunda batarya deşarj oranı 5C'ye kadar çıkmıştır. 5C deşarj oranında en yüksek batarya sıcaklığı yaklaşık 60℃ olup pil için güvenli sıcaklık aralığındandır. Düşük deşarj oranlarında FDM ve kompozit FDM'li batarya modüllerindeki batarya yüzey sıcaklıkları hemen hemen aynıdır. Deşaj oranı arttıkça gözenekli yapının etkisi de görülmeye başlanmıştır. Bakır örgü ve metal yün gözenekli yapılarla oluşturulan kompozit FDM'ler sayesinde saf FDM'ye göre batarya yüzey sıcaklığı daha düşük olduğu saptanmıştır. Ayrıca gözenekli yapı sayesinde kompozit FDM'nin efektif ısı iletim katsayısı artmış ve batarya da üretilen ısıyı ortama daha hızlı aktarmıştır. Gözenekli yapılar sayesinde FDM daha erken süre de eridiği görülmüştür. Batarya yüzey sıcaklığı bakımından hemen hemen her iki metal gözenekli ortamlar aynı performansı sergilese de bakır örgülü FDM en iyi ısıl performansı sergilemiştir. FDM'li ve kompozit FDM'li batarya modülünde de piller arası mesafenin oldukça önemli olduğu görülmüştür. Piller arası mesafe arttıkça batarya yüzey sıcaklıklarının daha düşük olduğu görülmüştür. Bu piller arası mesafe arttıkça batarya kutusunun hacmi dolayısıyla FDM hacmi artmaktadır. Batarya kutusu içerisinde daha fazla ağırlıkta FDM'nin olması batarya ısıl performansı için önemli olduğu görülmüştür. FDM ve özellikle kompozit FDM sayesinde batarya modülünün içerisindeki pillerin sıcaklıkları da daha homojen ve birbirleri ile aynı sıcaklıklardadır. Anahtar kelimeler: Batarya ısıl yönetim sistemi, Faz değiştiren malzeme, Gözenekli ortam, Lityum iyon batarya, Pasif soğutma
Kanal üstü PV panel sistemlerinin panel verimi ve buharlaşma üzerindeki etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Fotovoltaik (PV) panel sistemleri yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisini doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren ve en çok kullanılan enerji üretim sistemlerinden biridir. PV panellerin performansı, güneş ışınımından kaynaklı panel sıcaklıklılarının değişimi ile doğrudan ilişkilidir. Özellikle yüksek panel sıcaklıklarında panel gücü oldukça azalmaktadır. Bu durumun etkisini azaltma veya ortadan kaldırma yöntemlerinden birisi de sulu soğutma yaklaşımlarından evaporatif soğutmadır. Evaporatif soğutma, özellikle kuru iklim bölgelerinde yaz mevsiminde iklimlendirmede önemli ve başarılı bir yöntemdir. Bu yaklaşım atomize olmuş sıvı parçacıklarının faz değiştirerek buhar fazına geçmesi sırasında çektiği ısı enerjisi dolayısıyla oldukça avantajlı bir uygulamadır. Bu çalışmada, Köppen iklim sınıflandırılmasına göre sıcak ve kurak iklim bölgesi özelliği taşıyan Van ilinde, deneysel ölçekte oluşturulan bir kanal üzerine yerleştirilen PV panelin evaporatif soğutma ile soğutulması incelenmiştir. Ayrıca, sıcak ve kurak iklim bölgelerinde su kaynaklarına erişim kısıtlı olduğundan, mevcut kaynakların korunması gerektiği noktasından hareketle, kanal üzerine yerleştirilen PV panel vasıtasıyla kanaldaki buharlaşma miktarının gölgeleme etkisi ile azaltılması amaçlanmaktadır. Mevcut çalışma üç aşamadan oluşup, birinci aşamada kanal üzerine kurulan PV panel sisteminin zemine kurulan eş sisteme göre farklı açılarda performansı incelenirken, ikinci aşamada farklı panel eğim açılarının eş PV panel-kanal sistemlerinin performansına etkisi incelenmiştir. Çalışmanın son aşamasında ise kanal debisinin sistem performansına etkisi irdelenmiştir. Yapılan çalışma neticesinde, kanal üstü PV panel sistemlerinin zemine kurulan eş sistemlere göre verimlerinin, test edilen bütün durumlar dikkate alındığında ortalama farkın %1.9 olduğu ortaya çıkmıştır. En yüksek farkın ise 8⁰ panel eğim açısında %2.8 olduğu tespit edilmiştir. Buharlaşma miktarı incelendiğinde ise ortalama 4 litre buharlaşmanın gerçekleştiği görülmüştür. Farklı eğim açılarının sistem performansına olan etkilerinin incelendiği ikinci aşama deneyler neticesinde de panel eğim açısının düşmesiyle incelenen sistemlerin verimlerinin ortalama %1.5 kadar arttığı görülmüş olmakla beraber, buharlaşma miktarlarında azalma meydana gelmiştir. Çalışmanın son aşaması olan kanaldaki farklı debilerin sistem performansına olan etkilerinin incelendiği deneylerde ise kanal debisinin artmasıyla panel veriminin ve buharlaşma miktarının aynı eğim açısına sahip sistemlerde arttığı gözlemlenmiştir.
Tıg kaynak yöntemi ile Ti-6Al-4V biyomedikal alaşımları üzerine titanyum - hidroksiapatit kompozit yüzey modifikasyonu ve hidroksiapatit etkisinin araştırılması
Bu çalışmada, biyomedikal uygulamalar için büyük önem taşıyan Ti-6Al-4V (Ti64) alaşımı yüzeyine TIG (Tungsten Inert Gaz) kaynak yöntemiyle Hidroksiapatit (HA) modifiyeli %0HA-%100Ti, %5HA-%95Ti ve %10HA-%90Ti kompozit kaplamalar uygulanmış; elde edilen kaplamalar mikro yapı, mekanik özellikler, korozyon dayanımı, yüzey ıslatabilirliği ve biyoaktivite açısından sistematik olarak değerlendirilmiştir. Uygulanan TIG kaynak parametreleri ile elde edilen kesit görüntülerinde, ana metal (Ti64), ısıl tesir altındaki bölge (ITAB) ve kaynak bölgesinin başarılı şekilde ayrıştığı gözlemlenmiştir. Optik mikroskop ve SEM analizleri, HA içeriği arttıkça ITAB hattının kalınlaştığını, kaynak bölgesinde ise iğnemsi yapılar ve mikroyapısal düzensizliklerin belirginleştiğini ortaya koymuştur. Özellikle %10HA katkılı kaplamalarda yüzeyde gözenekler ve mikro çatlaklar oluşmuş; bu durum HA'nın seramik karakteri ve ısı iletim farkları ile ilişkilendirilmiştir. EDX analizlerinde, Ca ve P elementlerinin HA katkılı numunelerin kaynak bölgelerinde tespit edilmesi, HA'nın metal matris içinde başarıyla tutunduğunu göstermiştir. XRD analizleri ise saf Ti kaplamada yalnızca α-Ti fazı gözlemlenirken, HA katkılı örneklerde HA'ya ait kristal fazların da ortaya çıktığını doğrulamıştır. Mekanik testler sonucunda, HA oranı arttıkça eğme dayanımı ve süneklikte belirgin bir düşüş gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, %5HA katkısı mekanik bütünlüğü korurken aynı zamanda biyolojik faydalar da sağlamaktadır. Yüzey temas açısı ölçümleri, HA katkısı ile yüzeylerin daha hidrofilik hale geldiğini ve en düşük temas açısının %10HA katkılı numunede (~58°) elde edildiğini göstermektedir. Bu da biyolojik sıvılarla etkileşim, hücre yapışması ve protein adsorpsiyonu açısından olumlu bir yüzey karakterine işaret etmektedir. Elektrokimyasal test sonuçlarına göre, %10HA katkılı kaplamalar en yüksek korozyon direncini ve en kararlı oksit film davranışını göstermiştir. SBF ortamında yapılan daldırma testleri sonucunda, %10HA katkılı yüzeylerde yoğun Ca-P birikimi oluşmuş, bu da yüksek biyoaktivite potansiyelini desteklemiştir. Genel olarak elde edilen sonuçlar, TIG kaynak yöntemiyle üretilen HA katkılı Ti kompozit kaplamaların, biyomedikal implant yüzey modifikasyonu için hem yapısal hem de biyolojik açıdan son derece uygun adaylar olduğunu göstermektedir.
Farklı kanat yapılarına ve faz değiştiren malzemeye sahip bataryaların ısıl performanslarının deneysel olarak incelenmesi
Batarya günlük hayatımızda birçok alanda kullanılmaktadır. Özellikle taşınabilir cihazlarda, savunma sanayinde medikal cihazlarda son zamanlarda ise araçlarda tercih edilmektedir. Bataryaların güç yoğunluğu, ömrü, maliyeti gibi faktörleri kullanım alanlarına göre seçme fırsatı sunulsa da her bir pil çeşidi için ısıl yönetimi yapılmalıdır. Isıl yönetimi sayesine batarya ömrü, ısıl bozunma patlama ve yanma riskleri de önüne geçilebilmektedir. Bu tez çalışmasında bataryaların farklı çalışma koşullarında ısıl performansları deneysel olarak incelenecektir. İlk olarak herhangi bir uygulama yapılmadan batarya grubunun ve tekli pilin ısıl performansı belirlenerek pillerin sıcaklık profilleri ortaya çıkarılacaktır. Bu aşamada bataryanın hangi bölgelerinin daha çok ısındığı tespit edilerek bu soruna çözüm olarak ısıl uygulama belirlenecektir. Bataryanın sıcaklık profili belirlendikten sonra birinci katmanda belirli bir kalınlıkta faz değiştiren malzeme, ikinci katmanda ise farklı tiplerde kanatçıklar kullanılarak deney odaları oluşturulacaktır. Bataryalara farklı akımlarda şarj ve deşarj durumlarında ilk önce hava akışının olmadığı durumlarda bataryaların ısıl performansları tespit edilecektir. Daha sonra hava kanalında belirli hava hızlarında deneyler yapılarak bataryaların ısıl performansları belirlenecektir. Bu tez çalışmasında bataryaların yüzey sıcaklığı, faz değiştiren malzeme sıcaklığı, giren ve çıkan havanın sıcaklıkları, ortam sıcaklığı, deney odasındaki basınç düşüşü ölçülecektir. Elde edilen sonuçlar her bir farklı kanatçıklı deney odaları için ve kanatçık ve faz değiştiren malzeme olmadığı durumlarla kıyaslanarak yorumlanacak ve sonuçlar irdelenecektir. Ayrıca literatürde benzer çalışmalarla ile tez çalışmasından elde edilen deneysel sonuçlar karşılaştırılacak deney odasına uygulanan faz değiştiren malzeme ve kanatçıkların ısıl yönetime etkisi ortaya çıkarılacaktır. Ayrıca hava akışının olduğu deneylerde Nusselt korelasyonları çıkarılacak ve literatüre sunulacaktır. Son olarak ise batarya grupların yalı haldeki ısı geçişi ve basınç düşüşü ile faz değiştiren malzeme ve kanatçıklı geometriler oluşturuldukları deneylerdeki ısı geçişi basınç düşüşü kullanılarak ısıl verim hesabı yapılacak ve uygulan bu ısıl yöntemin performansı belirlenecektir.
Hidroksiapatit katkılı BN VE BaTiO3 biyo-piezoseramiklerinüretimi ve karakterizasyonu
Kemik dokusu doğal piezoelektrik özelliklere sahiptir. Bu özellik temel alınarak, elektriksel uyarı oluşturabilen biyomalzemeler geliştirilmektedir. Geliştirilen bu materyaller, hücre proliferasyonunu artırmakta, antibakteriyel etki göstermekle birlikte kemik rejenerasyonunu desteklemekte ve mekanik dayanım açısından da uygun özellikler sergilemektedir. Yüzeyde oluşan elektrik yükleri, iyonik etkileşimleri kolaylaştırarak mineralizasyon sürecini hızlandırmakta ve böylece kemik iyileşmesini teşvik etmektedir. Bu çalışmada, uygun piezoelektrik özelliklere sahip bor nitrür (BN) ve baryum titanatın (BaTiO₃), biyolojik olarak avantajlı hidroksiapatit ile bir araya katkılandırılması, kemik uygulamaları için gerekli fonksiyonel özelliklerin geliştirilmiştir. Hidroksiapatit, sol-jel yöntemiyle sentezlenmiş ve belirli oranlarda bor nitrür (BN), baryum titanat (BaTiO₃) eklenmiştir. Bu çalışmada, hidroksiapatit (HAp) katkılı BaTiO₃ kompozitleri %50, %60, %70 ve %80 %ağr. BaTiO₃ içeriğine sahip olacak şekilde hazırlanmıştır. Yapılan mekanik testler sonucunda en iyi mekanik dayanımın %80ağr. BaTiO₃ içeren kompozitte elde edildiği belirlenmiştir. X-ışını difraksiyonu (XRD) analizinde, 45.7°'de gözlemlenen pik, BaTiO₃'ün tetragonal fazına karşılık gelmekte olup piezoelektrik özelliğin varlığını doğrulamaktadır. BaTiO₃ oranları arasında en uygun kristal boyutları %60 ve %80 bileşimlerinde bulunmuş ve ortalama 32,6 nm olarak hesaplanmıştır. Bu değerler literatürdeki verilerle uyumlu olup, bu oranlarda malzemenin yapısal özelliklerinin iyi olduğunu ve biyouyumluluğunu ile piezoelektrik özelliklerini olumlu yönde etkileyebileceğini göstermektedir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri, BaTiO₃ oranının artmasıyla birlikte porozitenin azaldığını ortaya koymuştur. Ayrıca, %10 BN katkılı HAp kompozitlerinin SEM görüntülerinde BN parçacıklarının homojen bir şekilde dağıldığı, saf HAp'a kıyasla porozitenin azaldığı ve bunun sonucunda mekanik dayanımın arttığı gözlemlenmiştir.
Halloysite ve grafen katkılı cam fiber takviyeli epoksi matrisli kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında katkısız, halloysite katkılı ve grafen katkılı cam fiber takviyeli epoksi matrisli kompozit ultrasonik karıştırıcı (katkı malzemesinin daha homojen karışımı sağlamak için) ve vakum infüzyon yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışmamda ilk önce epoksi ve cam elyaf karışımı ile oluşan dolgusuz kompozit, daha sonra epoksiye ağırlıkça %0,5, %1 ve %1,5 oranlarında halloysite eklenerek 3 adet plaka dolgulu kompozit levha ve son olarak da epoksiye ağırlıkça %0,5, %1 ve %1,5 oranlarında grafen eklenerek 3 adet plaka dolgulu kompozit ultrasonik karıştırıcı ve vakum infüzyon yöntemi kullanılarak toplam 7 plaka üretilmiştir. Plakalara çekme, basma ve eğilme testleri uygulamak için numuneler ASTM standartlara göre kesilerek hazırlanmıştır. Hazırlanan numunelere göre fiber yönünde (0⁰) ve fibere dik (90⁰) yönünde testler uygulanmış ve çıkan sonuçlar değerlendirilmiştir. 0° yönünde yapılan çekme deneyinde katkı malzemeleri çekme mukavemetini artırmış ve % uzama değerini düşürmüş ve malzeme daha sert hale gelmiştir. Basma testinde dayanımı %1 grafen nanopartikülü içeren kompozit en fazla yükseltmiştir. Bu yönde halloysite ve grafen malzemeyi esnek hale getirmiştir. Eğilme testinde katkı malzemeler dayanımını düşürmüş ve grafen katkısı ise esnekliğini artırmıştır. Liflere dik yönde çekme testinde grafen dayanımı düşürürken %1,5 halloysite katkısı yapıyı güçlendirmiştir. Katkı maddeleri malzemeyi sertleştirmiştir. Basma testinde hem halloysite hem grafen katkısı dayanımını artırmıştır. %0,5 oranında grafen katkılı malzeme deformasyonu artırırmıştır.
Kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin sınır elemanlar yöntemiyle hesaplanması
Şimdiye kadar kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin hesaplanması için literatürde analitik, deneye dayalı modeller ile sonlu elemanalar gibi sayısal yöntemler yaygın olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada kompozitlerin enine elastisite modüllerinin hesaplanması için kuadratik sınır elemanlar yöntemi sunulmuştur.Sunulan sınır elemanlar formülasyonu E-galss/epoxy, S-glass/epoxy, T300/epoxy ve Boron/epoxy kompozit malzemelerine uygulanmıştır. Sonuçlar analitik Tsai-Hahn modeli çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Sunulan formülasyonun kompozit malzemelerin enine elastisite modüllerinin hesaplanmasında etkin olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.
Tekstil endüstrisinde plakalı ısı değiştiricilerle atık ısı geri kazanım sistemi ve performansının değerlendirilmesi
Tekstil sektörü ülkemiz sanayisinde büyük önemi olan; istihdam ve ihracat rakamlarına bakıldığında lokomotif sektörlerden birisidir. Bu sektörde birçok proseste atık sıvılar ve gazlar yüksek sıcaklıkta dışarı atılmaktadır. Bu atık sıvılar ve gazlar önemli oranda enerji tasarruf potansiyeli taşımaktadır. Tekstil sektöründe birçok üretim prosesi sonucunda yüksek sıcaklıkta sıvı ve gaz akışkanlar dışarı atılır. Özellikle boyahaneler ciddi anlamda atık ısı kaynaklarıdır. Bu tesislerde yapılacak ısı geri kazanım sistemleri ile yüksek miktarlarda enerji tasarrufu sağlanabilir. Bu sistemler ile hem enerji tasarrufu yapılmakta, hem de doğaya daha düşük sıcaklıkta atık sıvı bırakılmaktadır. Bu araştırmanın amacı, tekstil sanayinde boyama işlemi sonrasında atılan yüksek miktarlardaki ve yüksek sıcaklıktaki akışkanlardan plakalı ısı değiştiricileri ile ısı geri kazanımı yapılması ve sistemin performans analizinin gerçekleştirilmesidir. Performans parametreleri olarak ısı değiştirici etkinliği ve ekserji verimi dikkate alınmış olup, çalışmada tekstil sektörü için plakalı ısı değiştiricilerle atık ısı geri kazanım sisteminin termodinamik ve ekonomik analizinin gerçekleştirilmesi hedeflenmiştir. Tekstil sektöründe atık sıvılardan ısı geri kazanım sistemi uygulaması olarak, Uşak Organize Sanayi Bölgesi'nde battaniye üretimi alanında faaliyet gösteren yerleşik bir tekstil işletmesi bünyesinde pamuk ve sentetik elyafların boyandığı boyahaneye plakalı ısı değiştiricinin kullandığı atık ısı geri kazanım sistemi kurulmuştur. Sistemin termodinamik modellemesi gerçekleştirilmiştir. Sistemden atık ısı kaynağının ve temiz su kaynağının farklı debi değerleri için ısı değiştiricisine giren ve çıkan sıvıların sıcaklık değerleri alınmıştır. Elde edilen verilere göre sistemin enerji ve ekserji analizi yapılarak sistemin performansı ve hangi çalışma koşullarında optimum olacağı belirlenmiştir. Sistemin Net Şimdiki Değer Yöntemi kullanılarak ekonomik analizi yapılmış, sistemin geri ödeme süresi hesaplanmıştır. Ayrıca sistemin kurulması ile üretim prosesinde yapılan iyileştirmeler ile elde edilen verim artışları analiz edilmiştir. Sonuç olarak, atık akışkan optimum kütlesel debi değeri 10 m³/h, temiz soğuk akışkan debi değeri 6,45 m³/h olarak belirlenmiştir. Bu optimum debi değerlerinde, atık sıcak su giriş sıcaklığı 52,4-59,5°C değerleri arasında değişirken, ekserji yıkımı 5,40 ile 9,46 kW, ekserji verimi %68,7 ile %61,6 değerleri aralığında değişmekte, ısı değiştirici etkinliği de 0,969 ile 0,924 arasında değerler almaktadır. Ekonomik analize göre sistem 10. aydan itibaren yatırım bedelini geri ödeyerek kazanç sağlamaya başlamaktadır. Sistemin kurulması ile birlikte 1 kg pamuk boyama için harcanan doğalgaz miktarında aylık ortalama %28,36 oranında bir azalma kaydedilmiştir.
Süreksiz liflere sahip kompozit malzemelerin boyuna elastisite modüllerinin sınır elemanlar yöntemiyle hesaplanması
Şimdiye kadar, süreksiz lifli kompozit malzemelerin boyuna elastisite modüllerinin hesaplanması için literatürde analitik, deneysel ile sonlu elemanalar gibi sayısal yöntemler yaygın olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada, süreksiz lifli kompozitlerin boyuna elastisite modüllerinin hesaplanması için kuadratik sınır elemanlar yöntemi sunulmuştur.Sunulan sınır elemanlar forrmulasyonu süreksiz lifli boron/epoxy kompozit malzemesine uygulanmıştır. Sonuçlar, analitik deneysel ile sonlu elemanlar yöntemi sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sunulan formulasyonun kompozit malzemelerin boyuna elastisite modullerinin hesaplanmasında etkin olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.
Kompozit malzemelerin mekanik ve modal özelliklerinin titreşim analizi ile belirlenmesi
Bu tezde kompozit çubukların çeki-bası, eğilme ve burulma durumlarındaki elastisite ve kayma modülleri ile modal sönüm oranlarının titreşim analizi yardımıyla belirlenmesi sunulmaktadır. Malzemenin elastisite ve kayma modüllerinin belirlenmesinde frekans bölgesi incelemeleri kullanılmasına rağmen, modal sönüm oranlarının belirlenmesinde kısa zamanlı Fourier dönüşümü (STFT) kullanılmaktadır. Elde edilen deneysel verilerin incelenmesi sonunda titreşim analizi ve mekanik deneylerle elde edilen elastisite ve kayma modülü değerleri arasında çok iyi bir uyum olduğu görülmektedir. Hanning penceresi kullanılarak viskoz sönümlü çok serbestlik dereceli bir sistemin kısa zamanlı Fourier dönüşümü yardımıyla modal sönüm oranlarının analitik ifadeleri türetilmiştir. Bununla beraber, üç serbestlik dereceli sönümlü bir sisteme ait simülasyon titreşimlerinin STFT yardımıyla incelenmesinde, STFT dönüşümünün sadece titreşim sinyalini doğal modlarına ayrıştırmakla kalmayıp, yüksek miktarlardaki modal sönüm oranlarını da hassas olarak tahmin etmede çok başarılı olduğu görülmektedir. Kompozit çubuğun boyuna, eğilme ve burulma titreşimlerindeki impuls cevapları STFT yardımıyla incelenmiştir. Deneysel sonuçlar boyuna titreşimlerdeki modal sönüm oranlarının birbirine yakın olduğunu, eğilme titreşimlerinin ise artan mod sayısına bağlı olarak bir artış sergilediğini göstermektedir. Bunların birlikte, burulma titreşimlerinin birinci moduna ait sönüm oranının boyuna ve enine titreşimlerdekilere kıyasla çok yüksek olduğu anlaşılmaktadır.
Kompozit malzemelerin kaplanabilirliğinin incelenmesi
Kompozit malzemeler günümüzde, yüksek dayanım/yoğunluk ve yüksek elastisitemodülü/yoğunluk oranının önemli olduğu özellikle savunma sanayinde, deniztaşımacılığında, otomotiv ve uzay sektöründe çok yaygın olarak kullanılmaktadır.Ancak tribolojik davranışlar ve düşük aşınma dirençleri gibi yüzey özellikleri ile ilgiliolan nedenlerden dolayı kullanım alanları sınırlanmaktadır. Bir başka problem deepoksi kompozitlerde bazı uygulamalar için gerekli olan elektrik ve termaliletkenliklerin olmamasıdır. Malzemelerin bu özelliklerinin düzeltilebilmesi içinyapılacak çalışmalardan en önde geleni ise kaplamadır. Bu çalışmada günümüzdeyaygın olarak kullanılmaya başlanılan plazma sprey kaplama yöntemi ile sert seramiktozları olan Al2O3+TiO2 ve CrO3 tozları, cam elyaf takviyeli ve karbon elyaf takviyeliepoksi matrisli kompozit malzemelerin yüzeyine kaplama işlemi yapılmış ve eldeedilen kaplamaların fiziksel, mekaniksel ve metalografik özellikleri incelenmiştir.
Lateral buckling of laminated composites with delamination
Fiber reinforced laminated composite materials have superior mechanical properties, like corrosion resistance, flexibility, high impact strength, low weight/volume ratio compared, with the metallic materials. Therefore, laminated composite materials havebeen alternatively used in air, sea and land transportation vehicles instead of metallicmaterials.The main objective of this study is to investigate effect of delamination damage, which occurs in laminated composite, on lateral buckling load of composite materials. Forthis purpose, woven E-glass/epoxy laminated composite plates with eight layers wereproduced. In order to create the delamination damage teflon film having 12 µm thickness,was used. Delamination was located mid-plane of laminated composite plate.In the study, two different delamination shapes were used as rectangular andcircular. To investigate the effect of delamination, which have different shape and size, on lateral buckling load of laminated composites; test specimens were classified in two different categories which consist of different twenty two series. In the first of these categories (eight different series), the rectangular and circular delamination areas wereselected as fixed and 600 mm^2 . In this category, the aspect ratio of square delamination and also minor and major axis ratio of circular delamination were taken as a/b=1, 2, 3 and 4. Asfor that in the second category (fourteen different series), the ratios of square and circularvidelamination were selected as a/b=0.5, 0.6, 0.75, 1, 1.3, 1.6, and 2. To better understanding effect of delamination on the lateral buckling behavior, the experimental and numericalresults of specimens with and without delamination were compared with each other?s.Ansys 12.1 software was used to investigate the lateral buckling behavior of laminated composites with delamination. Obtained numerical results have good agreement with experimental results.In addition, Weibull distributions, which have 95% reliability, were obtained withusing critical buckling load values. ReliaSoft Weibull 8++ program was used for statistical study.
Bina yönünün soğutma yüküne etkisinin enerjetik ve ekserjetik olarak değerlendirmesi
Enerji ihtiyacının artması, enerjinin üretilmesi kadar enerjinin etkin ve tasarruflu kullanılmasını da önemli bir hale getirmiş ve dolayısıyla sistemlerin gereksinim duydukları enerji ihtiyaçlarının belirlenmesi ve düzenlenmesine gerek duyulmuştur. Sistemlerin harcadıkları enerji ve kayıp olan enerjinin hangi sistem elemanında oluştuğu üzerinde çalışmalar gün geçtikçe hız kazanmaktadır. Teknolojinin sağladığı faydalar daha avantajlı konuma getirilerek ülke ekonomisine katkıda bulunmamıza olanak sağlamaktadır. Son yıllarda iklimsel olarak değişen sıcaklık değerleri insanların günlük yaşamlarını olumsuz etkilemektedir. Bireyler yaşadıkları ortamların, çalışma ortamlarının, sosyal yaşam alanlarının konforlu yerler olmasını ve konforu sağlanmış yerler olmasını tercih etmektedirler. Ülkemizde mahallerin konforlu yaşam alanlarına dönüştürmek için kullanılan iklimlendirme (HVAC) sistemleri yoğun bir enerji tüketmektedirler. Enerjilerini kendileri üreten toplumlar için sorun teşkil etmeyen bu sistemler enerjilerini dışa bağımlı bir şekilde elde eden toplumlarda enerjinin doğru ve tasarruflu bir şekilde kullanılması önem teşkil etmektedir. Soğutma sistemlerinin ekipmanlarının soğutma yapılacak ortam ve bölgeye göre en uygun olanı seçmek sahip olunan enerjiyi en etkin bir şekilde kullanmamızı sağlayacaktır. Soğutma sisteminin çalışması elektrik enerjisi yardımıyla gerçekleştirir. Bu koşullarda istenen, en az enerji tüketimi ile gerçekleşecek en fazla soğutma miktarıdır. Soğutma yapılacak ortamların gerek duyduğu soğutma miktarına soğutma yükü veya ısı kazancı olarak adlandırılmaktadır. Bu çalışmada sistem tasarımını önemli derecede etkileyen soğutma yükü analizleri bilgisayar programı yardımıyla hesaplanmıştır. Hesaplarda, soğutma yükü sıcaklık farkı metodu (CLTD) ve transfer fonksiyonu metodu (TFM) kullanılmıştır. Soğutma yükünün bina yönü ile değişimi analiz edilmiş ve birincil enerji kaynağından bina kabuğuna kadar olan enerji ve ekserji akış hesaplamaları yapılmıştır.
Yapıştırılarak birleştirilmiş kompozit malzemelerin eksantrik yükleme altındaki yapısal davranışlarının incelenmesi
Akrilik polimer grubunun bir elemanı olan ve viskoelastik bir yapıda bulunan yapıştırıcı bant VHB 4950 (3MTM) elastomer malzemesinin, farklı ön gerilme koşulları ve farklı geometrik parametrelerin oluşturduğu eksantrik yüklemeler altındaki mekanik davranışları deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, viskoelastik malzemenin mekanik karakterizasyonu için standartlaşmış farklı testlerden biri olan ve sonlu elemanlar modeli için en uygun yakınsamaya sahip optimizasyon parametrelerini veren çevrimsel yükleme-boşaltma testleri uygulanmıştır. Nümerik olarak yapılan tüm model çalışmalarında, çevrimsel yükleme-boşaltma test sonuçlarından elde edilen veriler kullanılarak, farklı malzeme modelleri de incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre, Mcalibration® yazılımı ortamında oluşturulan 4 Yeoh Ağı ile Bergstrom-Boyce Akışlı Abaqus Paralel Reolojik Ağ modeli ile en uygun malzeme parametreleri belirlenmiştir. Ardından bu malzeme parametreleri kullanılarak, ticari bir sonlu elemanlar yazılımı olan Abaqus®/Explicit ile üç boyutlu doğrusal olmayan viskoelastik bir yapıda modellenerek sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonlu eleman analizi sonuçlarının maksimum yük taşıma kapasitesine sahip yapısal numuneleri için elde edilen deneysel Kuvvet (N)-Yer değiştirme (mm) verileri ile iyi bir uyum gösterdiği belirlenmiştir.
Asansörlerde iyileştirme amacıyla kullanılan fren sistemlerinin sonlu elemanlar yöntemiyle hesaplanması
Asansörler günlük hayatımızda kullanmış olduğumuz, belirli bir konumdan başka bir konuma rahat ulaşmamızı sağlayan sistemlerdir. Her gün kullanımda tutmuş olduğumuz bu araçlar konforumuzu sağladığı olumlu özellikleri olduğu gibi güvenlik riski içeren olumsuz özelliklere de sahiptirler. Bu riskleri öncelikli sıralamaya koyduğumuzda ilk sırada asansör kabinin kuyu tabanına düşmesi veya tavanına çarpması gelmektedir. Risklerin sebep olabileceği bu tip kazaları önlemek amacı ile frenleme sistemleri geliştirilmiştir. Ülkemizde asansör süspansiyonlarında kullanılan frenleme sistemleri belirli standartlara uyulması amacıyla revize edilmektedir. Bu çalışmamızda asansörlerde iyileştirme amacıyla kullanılan frenleme sistemleri emniyet açısından sorgulanması amaçlanmıştır. Geleneksel montaj şekli ile monte edilen fren sistemleri ile yeni montaj şekline sahip sistemler güvenlik açısından kıyaslanmıştır.
Elyaf takviyeli hibrit kompozit malzemelerin darbe davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada el yatırma yöntemi ile üretilmiş cam, karbon elyaf takviyeli ve hibrit kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerini belirlemek için izod çentik darbe testi, çekme testi, üç nokta eğilme testi ve pin bearing testleri uygulanmıştır. Yapılan test sonuçlarına göre, üretimi yapılan kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin üretimde kullanılan takviye elamanı olan elyaf türüne, dokuma kumaş yoğunluğuna önemli oranda bağlı olduğu tespit edilmiştir. Sadece cam dokuma kumaşların takviye elemanı olarak kullanılan kompozit malzemeler arasında en yüksek mekaniksel özeliklerin dokuma kumaş yoğunluğu 300 gr/m2 olan malzemelerde olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca darbe dayanımı düşük olan karbon elyaf takviyeli kompozit malzemenin 300 gr/m2 lik cam elyaf ile hibritleştirildiğinde darbe dayanımında yaklaşık %51'lik bir artış olduğu gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, hibrit malzemedeki cam elyafı darbe dayanımını arttırırken, karbon elyafı çekme dayanımı, eğilme dayanımı ve pin bearing dayanımı gibi mekanik özellikleri arttırdığı gözlemlenmiştir.
Gazlı bez üretim yöntemini geliştirici ve kapasite artırıcı makinenin tasarımı ve prototip imalatı
Batın kompres cerrahi operasyonlarında (kolon, mide, vb.) doku ve organları sarmalamak, boşlukları belirlemek ve kanama kontrolü için kullanılır. Batın kompres steril, steril olmayan, X-ray iplikli, X-ray ipliksiz, biyeli, biyesiz, kulplu ve kulpsuz olarak üretilebilmektedir. Gazlı bez ürün çeşitlerinden birisi olan batın kompres; gazlı bezin TSE 14079 standardına uygun olacak şekilde ve %100 pamuk ipliğinden üretilmektedir. Batın kompresin üretimi genel olarak elde yapılmaktadır. Bu ise üretim sürecinin uzamasına, ürün kalite problemlerine, yüksek işçilik maliyetine, dağınık çalışma ortamına ve toplam üretim maliyetlerin artmasına neden olmaktadır. Ayrıca müşterilerden gelen yüksek miktarlı ve süreli ürün taleplerinin karşılanmasında zorluklarla karşılaşılmaktadır. Bu nedenle bu tez çalışmasında; üretim sürecini kısaltan, maliyeti düşüren ve kapasite artımını sağlayan batın kompres üretim makinesinin tasarımı ve prototip imalatı yapılmıştır. Makinenin tasarımı sürecinde malzeme seçimi, makineyi oluşturan elemanların çizimi ve otomasyon için gerekli yazılımlar yapılmıştır. Bu tez çalışmasında ortaya çıkan makine ile üretimdeki işlem kademeleri arasındaki süre azalmış, birim zamandaki üretim miktarı artırılarak ve imalat maliyetleri azaltılmıştır.
Şehir içi doğal gaz hatlarının bilgisayar destekli optimizasyonu
Doğal gazın şehir içerisinde kullanıcıya ulaştırılması için yapılan yatırımlar maliyetli ve bir o kadar da yorucu olduğu gözlemlenmiştir. Gelişen teknolojiye paralel olarak hızla genişleyen şehirlerde, doğal gaz hatlarının ileriye yönelik uygun tasarımının yapılması da zor ve maliyetli olduğu bilinmektedir. Bu bakımdan önemli bir nokta olan doğal gaz hatlarında en uygun boru tasarımının belirlenmesi yatırım maliyetlerini de etkilemektedir. Bu tez kapsamında Uşak ilinde bir mahallede bulunan şebekedeki 100 metrelik hattın öncelikle basınç ölçümleri yapılmıştır. Daha sonra EPDK'nın temel teknik kriterlerine göre uygun çap ve basınç düşümü hesaplamaları GASWorks 9.0 programı yardımıyla 9 farklı metot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarına en yakın metot belirlenerek, şebeke tasarımı için optimum tasarım parametreleri belirlenmiştir. Sonuç olarak; AGA-IGT Improved metodunun en uygun sonuçları verdiği gözlemlenmiştir. Optimum çap hesaplamalarında, imalatı gerçekleştirilen doğal gaz boru çaplarına göre %36,51-60,32 oranında boru çaplarının azaldığı gözlemlenmiştir.
Partikül takviyeli kompozitlerin kırılma tokluğunun belirlenmesi
Kompozit malzemeler, iki ya da daha fazla malzemenin kendi özelliklerinden daha üstün özellikte yeni bir malzeme meydana getirmek için makro seviyede birleşmeleriyle meydana gelirler. Kompozit malzemeler hafiflik, yüksek darbe dayanımı, yüksek korozyon direnci ve yüksek termal özelliklerinden dolayı çoğu mühendislik uygulamasında geleneksel malzemelere alternatif olarak kullanılmaktadırlar. Fiber takviyeli kompozit malzemeler yapılarda en çok kullanılan kompozit malzeme türüdür. Cam, karbon, aramid ve bor lifleri, fiber takviyeli kompozit malzemelerde kullanılan başlıca takviye malzemeleridir. Fakat bu tür doğal olmayan liflerin hem üretim maliyetlerinin fazla olması, hem de üretim sırasında çevreye salınan atıklar bilim adamlarını daha çevreci çözümler araştırmaya itmiştir. Doğal liflerin üretimleri için enerji maliyetlerinin az olması ve üretimleri esnasında doğaya karbon salınmaması onlara çevresel ve ekonomik açıdan avantaj sağlamaktadır. Buna karşın doğal lifler petrol esaslı liflerle kıyaslandığında daha düşük mukavemet değerlerine sahiptirler. Kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için kompozit malzemelerin içerisine belirli oranlarda takviye yapılmaktadır. Bunların en göze çarpanı kompozit malzemelerin içerisine partikül takviyesi yapmaktır. Bu çalışmada; seramik partiküllerle takviye edilecek jüt/epoksi tabakalı kompozit malzemelerin mekanik özellikleri, Mod I, Mod I-II ve Mod II yükleme durumundaki kırılma toklukları ve kırılma enerjileri belirlenmiştir. Bu kapsamda 4,5µ, 9,3µ ve 53µ tanecik büyüklüğünde ve %0, %3, %6 ve %9 takviye oranında silisyum karbür (SiC) partiküller ile takviye edilerek 6 tabakalı jüt/epoksi kompozit plakalar üretilmiştir. Üretilen kompozit plakalardan Compact Tension Shear (CTS) test numuneleri standarda (ASTM) uygun ölçülerde kesilmiştir. Kırılma tokluklarını belirlemek için CTS numuneleri ARCAN test aparatı kullanılarak farklı açılarda (0º, 30º, 45º, 60º ve 90º) çekme testine tabi tutulmuştur. SiC partikül boyutu ve takviye oranının kırılma tokluğuna etkisini daha iyi anlamak için kırılma testleri sonrası, hasarlı numunelerin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Projedeki bir diğer çalışmada, seramik partikül takviyesine sahip jüt/epoksi kompozit plakaların kırılma toklukları, ANSYS sonlu elemanlar paket programında J-İntegral metodu ile belirlenmiştir. Bunun için farklı oranda ve farklı tanecik büyüklüğü ile takviye edilmiş jüt/epoksi tabakalı kompozitlerin mekanik özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir.
Gazlı bezlerin sterilizasyon poşetleri ile ambalajlanması makinesinin tasarımı
Bu tez çalışmasında sağlık sektöründe çok yaygın olarak kullanılan gazlı bezlerin manuel olarak paketlenmesi işlemine yönelik üretimin iyileştirilmesi ve maliyetleri düşürmek için yeni bir makinenin tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Değişen ve gelişen teknoloji, sağlık sektöründe firmaları sağlık sektöründeki uygulamalarda steril ortamın üst seviyeye ulaşılmasını, kısa sürede talebe karşılık vererek, maliyeti düşük ürünlerin ortaya çıkmasını zorunlu hale getirmektedir. Tasarlanan makinede üretilecek ürünler, üretim sonrası sterilizasyon işleminin uygulanıp ameliyathanelerde kullanılacak sarf malzemelerdir. Ambalaj malzemesi sterilizasyon işlemlerine uygun özel bir üründür. Literatür ve piyasa araştırmasında böyle bir makinenin olmaması bu makine tasarımının ve imalatının yapılmasını gerektirmiştir. Tez çalışmasında makine tasarımı yapılırken, öncelikle kullanılan gazlı bez ürünlerinin standartlara uygun steril ürünler verecek şekilde olması ve üretim verimliliğini arttırmak için gerekli kriterler göz önüne alınmıştır. Makinenin tasarımı yapılırken bilgisayar destekli analiz programları ile (Autocad, Solidworks) kullanılmış ve uygun malzeme seçimleri yapılmıştır. Makinede gerekli otomasyon işlemleri yapılarak makinenin imalatı gerçekleştirilmiştir. Tasarımı ve imalatı yapılan makine ile gazlı bezlerin sterilizasyon poşetleri ile ambalajlanması işlemi başarılı bir şekilde yapılabilmiştir.
Polimer matrisli kompozit malzemelerde ilave olarak kullanılan parçacıkların geometrisinin kompozit malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerine etkisinin araştırılması
Polimer matrisli kompozit malzemeler otomotiv, uçak, uzay, savunma, gıda, tekstil sanayi, spor malzemeleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Polimer matrisli kompozit malzemelerin dayanım değerlerini artırmak için genellikle takviye elemanı olarak cam, karbon ve aramid gibi elyaflar kullanılmaktadır. Bunun yanında polimer matris malzemelerinin özellikle eğilme dayanımı, rijitlik ve aşınma dayanımı gibi özelliklerinin düşük olmasından dolayı, polimer malzemeler farklı partiküllerle modifiye edilmektedir. Partikül takviyesi polimer malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerini önemli oranda etkilemektedir. Bu çalışmada; cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit malzemelerde ilave parçacık olarak kullanılan Al2O3 - TiO2 seramik tozlarının karışım oranlarının (üç farklı, Al2O3 - %3 TiO2, Al2O3 - %13TiO2, Al2O3–%40TiO2), boyutunun ve geometrisinin üretimi yapılan kompozit malzemelerin fiziksel ve mekaniksel özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kompozit malzemelerin üretimi için, takviye olarak 270 gr/m2'lik cam elyaflı dokuma kumaşlar, matris malzemesi olarak Epikote Resin 828 epoksi reçine kullanılmıştır. Al2O3 - TiO2 seramik tozları reçinenin içerisine % 0, %5, %10, %15 katkı oranlarında ilave edilmiştir. Kompozit malzemeler el yatırma yöntemi ile üretilmiştir. Numunelerin fiziksel özelliklerinden kalınlık, elyaf ağırlık oranı, yoğunluk, porozite değerleri ile mekaniksel özelliklerini belirlemek için çekme, eğme, kayma ve çentik darbe deneyleri yapılmıştır. Deneyler ilgili ASTM standartlarına göre yapılmıştır. Çalışmanın sonuçlarına göre; cam elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozit malzemelerin üretimi esnasında reçine matris içine ilave edilen seramik tozların karışım oranları, boyutları ve geometrileri üretilen kompozit malzemelerin fiziksel özelliklerini ve mekaniksel özelliklerini önemli oranda etkilediği tespit edilmiştir.
Dişli üretimde kuvvet modellemesi ve titreşim esaslı hata tespiti
Talaşlı imalat, başta havacılık, enerji, otomotiv ve medikal olmak üzere endüstride bir çok alanda tercih edilen çok yönlü ve hassas üretim yöntemidir. Talaşlı imalatta kesici takımın yüksek performansla istenilen özelliklerde ve maksimum takım ömründe talaş kaldırması istenmektedir. Talaş kaldırma esnasında oluşan kesme kuvveti bileşenlerinin doğru tahmini, kesme gücünün belirlenmesi, işleme hassasiyetinin geliştirilmesi, tezgah titreşimlerinin belirlenmesi ve iş parçası yüzey kalitesi ve geometrik hassasiyetin sağlanması için son derece önemlidir. Bununla beraber, imalatta kullanılan kesici takımların durumlarının izlenmesi, ürün kalitesini, üretimin sürekliliğini ve verimliliğini arttırmak için oldukça önemlidir. Bu çalışma modül freze yardımıyla dişli üretimi esnasında oluşan kesme kuvvetinin belirlenmesi ve kesici takımda oluşan lokal hataların titreşim esaslı durum izleme yöntemleriyle tespitine odaklanmıştır. Kesme kuvveti bileşenlerinin doğru belirlenmesi için öncelikle evolvent profile sahip kesici kenar modellemesi yapılmış ve Kienzle yaklaşımı kullanılarak kesme kuvveti bileşenleri doğru şekilde hesaplamıştır. Ayrıca, kullanılan yöntemin etkinliğini ve doğruluğunu kanıtlamak için farklı kesme koşullarında deneyler yapılmıştır. Sonuçlar kesme kuvveti bileşenlerinin önemli bir doğrulukla tahmin edilebildiğini kanıtlamıştır. Kesici takımın farklı dişlerinde oluşan lokal hataları tespit etmek amacıyla kesme esnasında oluşan titreşimler ivmemetreler yardımıyla toplanmıştır. Elde edilen titreşimlerinin zaman ve frekans bölgesi incelemelerinin yanında, sürekli dalgacık dönüşümü ve sınıflandırıcı algoritmaları kullanılarak takımdaki lokal hatalar tespit edilmiştir.
Pultruzyon yöntemi ile hibrit kompozit profillerin üretilmesi
Kompozit malzemeler sahip oldukları yüksek dayanım, hafiflik, korozyon direnci, elektriksel ve termal yalıtım özelliklerinden dolayı birçok mühendislik uygulamalarında tercih edilmektedir. Pultruzyon yöntemi, sabit en kesitli kompozit profillerin % 80'ninin üretilmesinde, sağlamış olduğu kolaylıklar ve üstünlüklerden dolayı, tercih edilen bir kompozit malzeme üretim metodudur. Cam elyaf takviyeli kompozit malzemelerin mekaniksel ve fiziksel özellikleri bazı mühendislik uygulamalarında yetersiz kalmaktadır. Uygun maliyetli ve istenilen özelliklere sahip kompozit malzeme üretimi hibritleştirme işlemleri ile gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada; farklı oranlarda cam elyaf ve karbon elyaf fitil takviyesine, farklı oranlarda Al2O3 - TiO2 (87/13) parçacık takviyesine sahip kompozit malzemeler polyester ve vinilester matrisli olmak üzere toplamda 13 farklı tipte üretilmiştir. Pultruzyon yöntemi ile üretilen kompozit I profillerin mekaniksel ve fiziksel özellikleri deneysel olarak araştırılmış ve incelenmiştir. Cam elyaf fitil, karbon elyaf fitil, cam elyaf sürekli keçe, hibrit karbon kumaş ve Al2O3 - TiO2 (87/13) toz kompozit I profillerin üretiminde takviye elemanı olarak kullanılmıştır. Matris malzemesi olarak IR 355 izoftalik polyester ve PV 300 vinilester reçine kullanılmıştır. Pultruzyon yöntemi ile üretilen kompozit I profillerin mekaniksel özellikleri çekme, basma, tam kesit eğme, üç nokta eğme, kısa kiriş katmanlar arası kayma, yataklama dayanımı, İzod çentik darbe, V çentik kayma, Barcol sertlik deneyleri ile ve ayrıca fiziksel özellikleri plastikler için su emme, kalsinasyon, yanmazlık deneyleri ile ilgili ASTM, EN ISO ve TS standartlarına göre belirlenmiştir. Kompozit I profillerin üretiminde kullanılan takviye elemanı konfigürasyonu ve oryantasyonu, hibritleştirme miktarları, parçacık takviyesi oranı ve matris malzemesi cinsinin kompozit I profilin mekaniksel ve fiziksel özelliklerini önemli ölçüde etkilediği deneysel çalışmalar sonucunda belirlenmiştir.
Dizel motor egzoz supabında termomekanik gerilmelerin modellenmesi ve hasarlı supapların analizi
Ülkemizde demiryolu sektöründe çalışan dizel motorlu lokomotiflerde son yıllarda çok fazla supap arızasından dolayı çeşitli motor arızaları, malzeme ve işçilik masraflarının meydana geldiği görülmüştür. Enerji dönüşümünün gerçekleştiği dizel ve benzinli motorlarda yanma odası ve elemanları yüksek sıcaklık ve basınca uğramaktadırlar. Yanma işlemi sonucu oluşan termal şok, basınç ve yanmış gazların olumsuz etkileri supaplarda deformasyona ve aşınmaya sebep olacağı açıktır. Bu aşınmalar nedeniyle bir süre sonra malzemenin mekanik ömrü azalacağından, motorda yakıt tüketimi artışı, yavaş yavaş performans düşüklüğü, ve emisyon değerlerinde kötüleşme görülür. Bu çalışmada, bir lokomotifin dizel motoruna ait kritik bir parçası olan egzoz supabında oluşan termo mekanik gerilmeler modellenerek gerilme analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile deneysel çalışmalardan alınan hasar analizi verileri karşılaştırılarak parçada meydana gelen hasarın erozyon korozyon aşınmasından olduğu tespit edilmiştir. Varılan sonuca göre hasar oluşumunu önlemek veya geciktirmek için alternatif çözüm önerileri sunulmuştur.
Elyaf takviyeli kompozit malzemelerde üretim parametrelerinin malzemenin mekaniksel ve fiziksel özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında el yatırma yöntemi ile üretimi yapılan elyaf takviyeli kompozit malzemelerde üretim parametrelerinin malzemenin mekaniksel ve fiziksel özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kompozit malzemelerin üretiminde 4 farklı dokuma kumaş yoğunluğuna sahip cam elyaflı dokuma kumaşlar (200gr/m2, 300gr/m2, 500gr/m2, 800gr/m2) ve epoksi reçine kullanılarak hibrit ve hibrit olmayan kompozit malzemelerin üretimleri yapılmıştır. Yapılan deneylerin ve testlerin sonuçlarına göre; üretim parametrelerinin kompozit malzemelerin mekaniksel ve fiziksel özelliklerini önemli oranda etkilediği tespit edilmiştir.
Hidrolik pompalarda cuo nanopartikül kullanımının enerji performansına etkisinin araştırılması
Hidrolik, bir akışkanın gücünü kullanarak, bu gücü enerji çeşitlerine çevirmemizi sağlayan sistemler bütünüdür. İş makinalarının hareketlerinin, taşıtların fren ve direksiyon işlevlerinin, imalat ve üretim sektöründeki bir presin çalışmasının sağlanması gibi daha sayamadığımız birçok alanda hidrolik sistemler kullanılmaktadır. Her sistemde olduğu gibi hidrolik sistemde de verimlilik önemlidir. Hidrolik sistemler kapalı devre akışlı sistemler olup sistemin en önemli unsurları pahalı olmaları sebebiyle pompalar ile ekipmanların yağlama görevini yerine getirmesi ve güç üretimi sebebiyle de hidrolik yağlardır. Günümüz de gelişen teknoloji ile pompaların verimi artırılmış, fakat bunun sonucu olarak dayanımları azaltılmıştır. Pompaların ömürlerini artırmanın yolu ise, kaliteli yağ kullanımı ile olmaktadır. Her geçen gün yağ firmaları hidrolik sistemin verimlerini artırmaya yönelik sürekli çalışmalar yapmakta olup katkı maddeleri kullanmakta ve onları geliştirmektedirler [1-5]. Bu çalışmada, nanoteknoloji kullanılarak hidrolik sistemlerde oluşabilecek arızalarından kaynaklı sistemlerin duruş sürelerini azaltmak, pompa ve yardımcı ekipmanların çalışma ömürlerini artırmak, hidrolik yağın ve enerji verimliliğinin artırılması hedeflenmektedir.
Toprak hava ısı değiştiricili hibrit bir ısı pompasının termodinamik analizi
Bu çalışmada, toprak hava ısı değiştiricili bir ısı tasarımı yapılmış ve üretilmiştir. Hibrit sistem ile geleneksel hava kaynaklı ısı pompasının ısıtma performans katsayısı ve ekserji verimi benzer çevre kış şartlarında deneysel olarak karşılaştırılmıştır. sonuş olarak, geliştirilen hibrit sistemin enerji performans katsayısını maksimum %13,87, minimum %11,37 arttırdığı, ekserki performansını ise maksimum %34, minimum %26 arttırdığı deneysel olarak gözlemlenmiştir.
Bir jeotermal santralde atık ısının termoelektrik jeneratörlerle geri kazanılması, sistem kurulması ve performansının değerlendirilmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı ve değerlendirmesi zaman geçtikçe önem kazanmaktadır. Jeotermal enerji dünyamızdaki en önemli yenilenebilir ve en kullanışlı enerji kaynaklarımızdandır. Jeotermal enerjiden elektrik üretimi, sera, konut ısıtma ve kurutma fabrikaları gibi birçok alanda faydalanılmaktadır. Jeotermal santraller ülkemizde yerli sermaye olduğu için hızla sayıları artmakta ülke ekonomisine büyük katkıları olmaktadır. Bütün dünyanın en önemli ihtiyacı olan enerjinin en ucuz ve en verimli şekilde üretilmesi çok önemlidir. Bütün santrallerde verimlilik ne kadar geliştirilirse geliştirilsin, iyileştirmeler yapılsın yine de halen üretim yapılabilecek enerji kaynakları bulunmaktadır. Jeotermal santrallerde de verim oranı %12 ler civarındadır. Bizim santralimizde enjeksiyon kuyularına giden veya seperatör sistemlerinde blöf amaçlı olan 99-100 C civarında sıcak su, sistemin soğutulması için 20-25 C civarında soğuk su mevcuttur. Bu atıl olan iki enerji kaynağını kullanarak peltıer sistemi ile enerji üreterek aküde depolama sonrası gece aydınlatılabilmesi konusu incelenmiştir. Bu sayede geceleri santralin iç ihtiyacını elektrik tüketiminin azaltılması planlanmıştır. Ayrıca sistem termodinamiğin 1. Ve 2. Yasası ile de incelenmiştir. Yapılan incelemede sistemlere ait enerji ekserji verimleri aşağıdaki gibidir; Birinci peltier sisteminin enerji verimi %0,0019 bulunmuştur. Sistemin ekserji verimi ise %98,91 olarak bulunmuştur. İkinci peltier sisteminin enerji verimi %0,00194 bulunmuştur. Sistemin ekserji verimi ise %98,776 olarak bulunmuştur. Yapılan bir diğer incelemede ise sistemlere ait yüzey sıcaklıkları ısı transferi ile analiz edilmiştir sonuçlar aşağıdaki gibidir; Birinci sistemin incelemelerinde sıcak akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 94,121°C'dir. Bu sıcak akışkanın iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 92,310°C'dir. Birinci sistemin incelemelerinde soğuk akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 28,448°C'dir. Bu soğuk akışkanın peltiere temas ettiği noktadaki iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 28,054°C'dir. İkinci sistemin incelemelerinde sıcak akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 93,744°C'dir. Bu sıcak akışkanın iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 91,703°C'dir. İkinci sistemin incelemelerinde soğuk akışkanın temas ettiği taşınım ile ısı transferinin olduğu yüzeydeki sıcaklık 28,605°C'dir. Bu soğuk akışkanın peltiere temas ettiği noktadaki iletimle dış yüzeye yaptığı ısı transferi sonrası dış yüzey sıcaklığı 28,075°C'dir. Çıkan sonuçlar sistemin ölçü aletleri ile doğrulama yapmak için kontrol edildiğinde birbirleri ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda birinci üniteden 0,04699 kWh ikinci üniteden 0,0462 kWh elektrik üretimi sağlanmıştır. Bu üretimlerle ilk kurulum maliyetleri yedi yıl gibi bir sürede geri dönüş sağlamaktadır. Akü ve ınverter sistemi daha fazla peltier sistemi kurulup elektrik üretilmesi için uygundur. Bu da ilk kurulum maliyetinin daha fazla elektrik üretilmesi nedeniyle daha kısa sürede geri dönmesini sağlayacaktır.
Enhanced thermodynamic analysis and assessment of a cogeneration system for a ceramic factory
In the ceramic industry, which has energy-intensive processes such as drying, firing, heating, the energy cost can exceed 35% of the total production cost. Especially with rising energy costs due to the import of almost all fuels such as natural gas and petroleum, the power of companies in the country to compete in global markets is decreasing. In addition, the effects of inorganic raw materials used in these processes and natural gas consumed on the environment are increasing every day. In general, it is observed that the components that lead to inefficiency cannot be detected because energy studies are not carried out effectively in this industry. Faced with such a cost and environmental impact, company executives ignore component irreversibilities, as they evaluate industry as a whole. Today, various energy recovery systems are applied, especially for the ceramic industry, which has drying processes. However, there is still no conclusive decision regarding the implementation of the gas turbine cogeneration system thermodynamically and economically. In this thesis, besides the exergy, exergoeconomic and exergoeconomic analysis of the cogeneration system modeled for a ceramic factory located in Uşak Organized Industrial Zone, the application of advanced exergy, advanced exergoeconomic and advanced environmental analysis is carried out for five different dead state temperatures. In addition, using the "Net Present Value" method for the cogeneration system to be invested, profitability analysis is made and the breakeven point of the investment is determined. According to conventional exergy, exergoeconomic and exergoeconomic analysis, the improvement potential of the combustion chamber, which has the highest exergy destruction, exergy cost rate and exergetic environmental impact rate among components, respectively, is considered to be higher than other components. However, according to advanced exergy, exergoeconomic and exergoeconomic analysis, the avoidable exergy destruction value, avoidable exergy destruction cost rate and avoidable environmental impact rate of wall tile and ground tile dryers are found to be higher than other components. Therefore, the improvement potential of wall and floor tile dryers can be said to be higher than that of the combustion chamber in all three analyses. It is also understood that more focus should be placed on wall and floor tile dryers. In addition, more than 90% of the total exergy destruction value of the cogeneration system, more than 96% of the total exergy destruction cost rate and more than 96% of the total environmental impact rate are due to irreversibilities occurring in the components themselves. Therefore, it can be said that the interaction between the components is exergetic, economical and environmentally weak. According to the Net Current Value method, the gas turbine cogeneration system reaches breakeven point in 13 years, while the total gain it provides over its life time is $562148.
Theoretical, experimental and numerical analysis of horizontal earth-air heat exchanger
Earth-air heat exchangers (EAHXs) are a highly efficient renewable energy technology system. This system use the ground as a heat supplier in the winter seasons or as a heat absorb in the summer seasons. So we can use (EAHXs) to decrease heating or cooling loads by pre-conditioning supply air in underground pipes. This is useful to reduce the energy demand of buildings. This study was focused on the development of a design model, which is largely used by engineers for the purpose of calculating heating or cooling loads in the design of buildings. This model can also be used for all cities of Turkey after the introduction of the correct values for the weather and soil where the earth air heat exchanger is used. The model used has been built at the University of Uşak in Turkey at altitude 38° 31′ 26″ North, longitude 29° 20′ 31″ East , for the purpose of experimental data. These data was taken for two months in the summer season and two months in the winter season. After that the results was compared theoretically and numerically and showed a high accuracy. For the purpose of numerical analysis we used in this study the (CFD ANSYS FLUENT) software package v. 17 and 19. Also the study investigated theoretically and numerically the effect of design parameters on horizontal earth air heat exchanger performance like the pipe diameter, the flow rate of fluid in the pipe, the length of pipe and the depth of underground heat exchanger. Finally we calculated the outlet temperature theoretically and numerically by using two different materials like (PVC and HDPE) as a case study to compare the results with the material being studied, which is galvanized steel.
Farklı taşlama koşullarında oluşan akustik emisyon faaliyetlerinin kısa zamanlı Fourier dönüşümü ile incelenmesi
Taşlama, tornalama, frezeleme, raybalama vb. gibi talaşlı imalat yöntemleri ile yeterli ölçüm hassasiyeti ve yüzey kalitesinin elde edilemediği durumlarda kullanılan son üretim sürecidir. Bu çalışmada, farklı kesme hızı ve radyal besleme hızı şartlarında elde edilen akustik emisyon (acoustic emission, AE) faaliyetlerinin kısa zamanlı Fourier dönüşümü (short time Fourier transform, STFT) kullanılarak incelenmesi ve STFT esaslı anlık enerji değişiminin kullanımı sunulmaktadır. Deneysel veriler tam otomatik dalma tipi silindirik bir bilgisayarlı nümerik kontrol (computer numerical control, CNC) taşlama tezgâhından elde edilmiştir ve üç farklı durumda (normal taşlama, daha yüksek kesme hızı ve daha büyük besleme) taşlama koşullarının durumu izlenmiştir. Elde edilen AE verileri öncelikle zaman ve frekans bölgesi incelemeleri yardımıyla değerlendirilerek, farklı çalışma koşullarının belirtileri tespit edilmiştir. Spektrogram, AE faaliyetlerinin enerji içeriğinin zaman-frekans düzlemine nasıl dağıldığını gösterir. 300kHz'e kadar olan AE özelliklerinin tüm taşlama koşulları için sinyal enerjisine en büyük katkıyı sağladığı ve proses parametrelerinin izlenmesi için ideal veri kaynağı olabileceği bulunmuştur. Ayrıca, kesme hızındaki veya radyal beslemedeki herhangi bir artışın, STFT analizinden elde edilen anlık enerjide bir artışa neden olduğu bulunmuştur.
Pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit malzemelerin çevre koşulları altındaki performanslarının incelenmesi
Endüstride kompozit malzemelerin kullanımı her geçen gün artış göstermektedir. Özellikle hem maliyet açısından daha uygun olmaları hem de korozyona karşı dayanımlarının yüksek olması nedeniyle pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit malzemelerin kullanımı oldukça yaygındır. Bu sebeple geçmişten günümüze kadar pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit malzemelerin mekaniksel davranışları farklı çalışmalarla incelenmektedir. Bu tez çalışmasında, pultrüzyon yöntemi ile üretilmiş olan cam elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit profillerin bir kısmı MIL-STD 810 w/Change 1 askeri standardına göre çevre koşulları testlerine maruz bırakılmıştır ve bir kısmı ise sürekli ortam koşullarına (+23°±2°C, %50±10 BN) maruz bırakılmıştır. Pultrüzyon yöntemi ile üretilen U, I ve kutu profiline sahip kompozitler yüksek sıcaklık, düşük sıcaklık, sıcaklık şoku, tuz sisi, yağmur ve düşük basınç (irtifa) gibi çevre koşulları testlerine maruz bırakılmıştır. Çevre koşulları testlerine maruz bırakılan kompozit profillerin yüzeylerinde, testler sonrasında meydana gelebilecek değişimler incelenerek kaydedilmiştir. Ayrıca numunelerin iç yapısında da meydana gelebilecek değişimleri gözlemlemek amacıyla tahribatsız muayene yöntemlerinden birisi olan X-RAY yöntemiyle numunelerin iç yapıları incelenmiştir. Sonrasında kompozit profillerden üç nokta eğme, çekme ve İzod çentik darbe testleri için ASTM standartlarına uygun şekilde test numuneleri hazırlanarak ilgili standartlara göre mekaniksel testler gerçekleştirilmiştir. Çevre koşulları testlerine maruz bırakılan kompozit malzemelerin ve sürekli ortam koşullarında bulunan kompozit malzemelerin mekaniksel özellikleri incelenerek sonuçlar karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda; çevre koşullarının kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinde önemli etkileri olduğu görülmüştür. Genel olarak sonuçlar birbirleri ile kıyaslandığında, düşük sıcaklık testine maruz kalan kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin daha yüksek değerlerde çıktığı, tuz sisi ve yağmur testlerine giren kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin ise daha düşük değerler çıktığı gözlemlenmiştir. Sıcaklığın kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerine etkisi incelendiğinde ise yüksek sıcaklık testlerine giren kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinin düşük sıcaklık testlerine giren kompozit malzemelerin mekaniksel özelliklerinden daha düşük çıktığı gözlemlenmiştir. Düşük basınç testlerine maruz bırakılan kompozit numunelerin mekaniksel özellikleri ise düşük sıcaklığa maruz bırakılan kompozit numunelerin mekaniksel özelliklerinden biraz daha düşük değerlerde çıkmıştır.
Bir binek otomobilin ilk rölanti süresinin ve ortam koşullarının gerçek sürüş emisyonlarına etkilerinin incelenmesi
İçten yanmalı motorlar, CO2, CO, HC ve NOX gibi zararlı emisyonlar yaydıkları için küresel ısınmanın en önemli faktörlerinden biridir. Bu nedenle araçlar için CO2 ve diğer egzoz emisyonları ile ilgili düzenlemeler tüm ülkelerde kademeli olarak sıkılaştırılmakta ve küresel ısınmayı azaltmak için farklı test prosedürleri uygulanmaktadır. Bu çalışmada, sürdürülebilir çevresel geleceğe ulaşmak için Gerçek Sürüş Emisyon prosedürlerine göre gerçekleştirilen testlerde kullanılan araç için taşınabilir emisyon ölçüm sistemi ve kompakt egzoz gazı analizörü kullanılarak buji ateşlemeli motorun egzoz emisyonları ölçülmektedir. Test güzergâhı boyunca salınan egzoz emisyonları üzerinde, aracın bekletildiği ortam sıcaklığının ve aracın motorunun çalıştırılmasından ilk kalkış anına kadar geçen sürenin etkileri araştırılmıştır. İlk rölanti süresinin artırılması ile test güzergahı boyunca CO, THC ve NOX emisyonlarındaki azalmalar sırasıyla yaklaşık %23, %45 ve %66,5 olarak bulunmuştur. Ortam sıcaklığının artmasının etkisiyle test sırasında daha iyi emisyon değerleri elde edilir. Belirlenen güzergâh boyunca yapılan testlerde motorun ilk rölanti süresinin ve aracın bekletildiği ortam sıcaklığının artmasının emisyon değerlerini düşürdüğü gözlemlendi.
Farklı taşlama koşulları altında oluşan termal hasarınakustik emisyon ile belirlenmesi
Taşlama, diğer talaşlı imalat yöntemleri ile yeterli ölçüm hassasiyeti ve yüzey kalitesinin alınamadığı durumlarda kullanılan son imalat işlemidir. Bu tezde, taşlama esnasında oluşan yanık hasarının akustik emisyon (AE) faaliyetlerinin izlenmesiyle tespiti detaylandırılmaktadır. Yanık etkisi, üç farklı çalışma koşulu (yüksek kesme hızı, yüksek besleme miktarı ve daha az elmaslama miktarı) altında elde edilen akustik emisyon (AE) verilerinin, sürekli dalgacık dönüşümü (CWT) esaslı anlık enerji ve sinyal fazı bilgileri yardımıyla tespit edilmiştir. Deneysel sonuçlar bütün çalışma koşulları için yanmış iş parçasından elde edilen AE sinyalinin anlık enerjisinin hasarsız durumda elde edilen anlık enerji değerine göre azaldığını göstermiştir. Benzer biçimde yanık durumdaki AE sinyalindeki faz sapması da sağlıklı durumdakine göre daha az değişim göstermiştir. Sürekli Dalgacık Dönüşümü sonuçları, Hilbert-Huang dönüşümü yöntemiyle kıyaslanmış ve sonuçların birbirine çok yakın olduğu tespit edilmiştir.
Dronlarda kullanılan pervanelerin kompozit malzemeden tasarımı ve prototip imalatı
Dronlar geçmişten günümüze kadar birçok sektörde kullanıma sahip olan ve bir kişi tarafından kumanda edilen, ayrıca video kayıt ve resim çekme özelliği olan insansız hava aracıdır. Bu araçlar ilk olarak savaş zamanlarında kullanılırken şimdilerde yine askeri alan haricinde; paket servisi, zirai alanların kontrolü ve ilaçlaması, sulama gibi insan gücü gereken birçok yerde kullanılmaktadır. Kullanım alanlarına bağlı olarak farklı boyutlarda, malzemelerde ve ağırlıklarda üretilebilmektedir. Dronların bu denli yüksek kullanım alanlarından ötürü her geçen gün bu araçlara ihtiyaç artmaktadır. Dronlar pervanesinden-bataryasına, kontrol kartlarından-motoruna kadar sürekli olarak gelişme eğilimindedir. Bu gelişme neticesinde birçok ülke dron sektörü için her sene daha fazla yatırım yapmış ve yapmaya da devam etmektedir. Yapılan yatırımların en önemlilerinden biri de pervane bölümünde olmaktadır. Pervaneler dronun havada hareket etmesini sağlayan önemli bir parçadır. İlk zamanlarda, savaş zamanında pervaneler yıprandığı gibi nedenine bakılmadan aynı pervanenin yenisiyle değişim yapılmaktaydı. Sonrasında bilim adamları konu hakkında düşünüp pervanenin dayanımını arttırmak ve daha iyi manevra kabiliyeti sağlamak için araştırmalar yapılmışlardır. Ahşap kullanılan pervanelerden sonra metal pervaneler, plastik pervaneler ve sonrasında günümüzde kompozit pervaneler kullanılmaya başlanmıştır. Ahşap ve metal pervanelerin ağır olması ve çok ses çıkartması, plastik pervanelerin ise dayanımının daha az olması sebebiyle kompozit pervanelerin kullanımı her geçen gün artmaktadır. Kompozit pervaneler dayanımı yüksek olması haricinde ayrıca daha hafiftir ve uçuş sırasında daha az ses çıkartmaktadır. Bu tez çalışmasında, iki kanatlı karbon elyaf takviyeli epoksi matrisli kompozit malzemeden imalatı yapılan dron pervanesinin, mekaniksel özelliklerini belirlemek için çekme deneyi, eğilme deneyi, çentik darbe deneyi ve kalsinasyon deneyleri yapılmıştır. Yapılan mekanik testlerden ASTM standartlarına uygun numuneler alınıp testleri yapılmıştır. Yapılan test sonuçları, pervanenin yüksek mekaniksel özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Mekanik özellikleri belirlenen pervanenin 3D tarayıcılar ile modellemesi yapılmıştır. Modellemesi yapılan pervaneye bilgisayar destekli program ile sonlu elemanlar analizleri yapılmıştır. Analizler üç farklı durum için yapılmıştır. Bunlar; akış analizi, dönme durumunda yapısal analiz ve durma durumundaki analizlerdir. Akış analizinde, pervanenin 5000 devir/dak'daki karakteristiği kontrol edilmiş; kaldırma kuvveti, havanın pervane üzerindeki direnci ve hava akış hızı analiz edilmiştir. Dönme durumundaki yapısal analizde, pervanenin 5000 devir/dak'daki hava direncinin pervaneye uyguladığı direncin pervane üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Durma durumundaki analizde ise, motor çalıştığı ve pervaneye kuvvet uyguladığı halde bir engelden dolayı pervanenin dönmediği durumda pervane üzerindeki etkisi analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda deformasyon miktarının en az kanat uçlarında olduğu ve en fazla da pervanenin orta tarafında bulunduğu tespit edilmiştir. Ayrıca en fazla gerilme de kanat uçlarında meydana gelmiş en az gerilme de pervanenin orta kısmında görülmüştür.
Pultrüzyon yöntemi ile üretimi yapılan kompozit profillerin darbe davranışlarının incelenmesi
İçerisinde metal, seramik, polimer malzemelerin arasından en az iki malzeme seçiminin fiziksel birleşmesiyle oluşan kompozit malzeme, günümüzde kullanım alanı, çeşidi ve miktarı, kendi içerisindeki değişimi ve imalat ile ısıl yöntemlerinin gelişimi sebebiyle sürekli artmaktadır. Bu malzemelerin üretim yöntemleri, kompozit malzemenin mekanik özelliklerine yön veren etmenlerden biridir. Bu sebeple elde edilmek istenen kompozit malzemenin açık veya kapalı kalıp üretim yöntemleri arasından en uygun olanı seçilir. Bu yöntem, kompozitin talep edilen özelliklerde, şekillerde, boyutlarda olmasını ve uygulanacak ısıl işlem varsa koşullarını sağlamalıdır. Dış veya iç mekan fark etmeksizin dayanıklı olan sabit kesitli sürekli elyaf takviyeli kompozit malzemelerin üretim yöntemlerinden en yaygın olanı, pultrüzyon yöntemidir. Pultrüzyon yöntemi, takviye malzemelerine matris banyosu yaptırılırken ısıtılmış kalıplardan kalıp boyunca çekilerek üretim yapan otomatik bir üretim yöntemidir. Bu çalışmada, pultrüzyon yöntemi ile düz, kutu, U, I ve L profillerde üretilmiş olan cam takviyeli polyester reçineli kompozit malzemenin çekme, eğme, kalsinasyon ve darbe testine maruz bırakılarak ortaya çıkan mekanik özellikleri karşılaştırılması sonucu aralarındaki farklılıklar incelenmiştir. Darbe deneyi ASTM D-256 standardına, çekme deneyi ASTM D-638 standardına, eğilme deneyi ASTM D-790 standardına ve kalsinasyon deneyi TS-1177/EN-ISO-1172 standardına göre uygulanmıştır. Profil şekillerinde deneyin uygulanacağı yöne dikkat edilerek numune kestirilmiştir. Çalışmanın sonucunda, simetriklik, düzlemsellikten uzaklaşıldıkça ve keskin köşeler tercih edildikçe akma dayanımlarının azaldığı gözlenmektedir.
Polimer matrisli kompozit malzemelerin modern kaplama yöntemleri ile kaplanabilirliğinin incelenmesi
Bu çalışmada, pultrüzyon ve el yatırma yöntemleriyle ile imalatı yapılan kompozit malzemelerin alev sprey kaplama yöntemi ile kaplanmasında kaplama özelliklerinin incelenmesi yapılmıştır. Kaplama yapılacak olan pultrüzyon yöntemi ile imalatları yapılan kompozit lama profillerinin imalatında sürekli cam elyafı ve matris malzemesi olarak polyester reçine kullanılmıştır. Kaplama yapılacak olan el yatırma yöntem ile kompozit malzemelerin imalatında farklı elyaf yoğunluklarına sahip (200, 300 ve 500 g/m2) cam elyaflı ve 245 g/m2 karbon dokuma kumaşlar ve matris malzemesi olarak epoksi reçine kullanılmıştır. Kaplama yapılacak olan numuneler profillerden elmas disk testere yardımıyla planyada kesilerek hazırlanmıştır. Plaka şeklindeki kompozit malzemelere alev sprey kaplama yöntemi ile Al2O3, Al2O3+TiO2, Cr2O3+SiO2+TiO2, Cr2O3+TiO2 seramik tozların kaplama işlemleri yapılmıştır. Kaplama yapılan malzemelerin kaplama kalitesini incelemek için standartlara uygun numuneler hazırlanıp mikroyapı incelemeleri, sertlik ölçümleri, yüzey pürüzlülüğü ölçümleri ve yapışma mukavameti değerlerinin tespiti için deneyler yapılmıştır. Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik ve SEM mikroskobunda yapılmıştır. Kaplamaların porozite miktarlarının ölçümleri, optik mikroskopta bulunan Clemex görüntü analiz programı ile yapılmıştır. Kaplamaların mikrosertlik değerleri mikro sertlik ölçme cihazında ölçülmüştür. Numunelerin yapışma mukavemetleri, ASTM C-63 standardına göre çekme deneyi cihazında belirlenmiştir. Kaplama yapılan kompozit malzemenin özelliklerinin kaplama kalitesini etkilediği belirlenmiştir. En yüksek yapışma mukavemeti değeri polyester kompozit malzeme üzerine yapılan Al2O3+TiO2 kaplamada elde edilmiştir. Özellikle Al2O3+TiO2 malzemesinin kaplama malzemesi olarak kullanıldığı kompozit malzemede yapışma mukavemetine önemli etki ettiği gözlemlenmiştir. Porozite miktarı yüksek olan kaplamaların sertlik değerleri ve yapışma mukavemeti değerleri düşük meydana gelmiştir.
Farklı elyaflarla takviye edilmiş demiryolu hibrit beton kompozit traverslerinin mekanik özelliklerinin ve kırılma davranışlarının araştırılması
Bu çalışma, geleceğin taşımacılık altyapısı için çeşitli cam elyaf takviyeli kompozit ürünlerle donatılan demiryolu beton traverslerinin performansını incelemektedir. Amacı, konvansiyonel öngerilmeli beton traverslerin mukavemet değerlerine ulaşarak milli ve daha düşük maliyetli ürünler geliştirmektir. Çalışma kapsamında cam elyaf takviyeli dokuma kumaş, keçe kumaş, kesik elyaf katkılar ve dairesel çubuklar kullanılarak üretilen test numuneleri incelenmiştir. Test ve analizler, bu numunelerin öngermeli beton traversler için gerekli kriterleri karşılamadığını göstermiştir ama cam elyaf dairesel çubukların fayda-maliyet açısından en yüksek verime sahip olduğu belirlenmiştir. Bu çubukların ebatları, beton dökümü sırasındaki dizilişleri ve beton karışım oranları üzerine daha fazla çalışma yapılmasının, geleceğin taşımacılık altyapısı için milli, daha düşük maliyetli ve daha uzun ömürlü ürünler geliştirilmesine katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Çalışmada TCDD Afyon Beton Travers Fabrikası'nda B70 tipi beton travers kalıpları ve küp numunesi hazırlama kalıpları kullanılarak farklı donatılar içeren beton travers ve test numuneleri üretilmiş ve bu numuneler üzerinde basınç testi ve üç nokta mesnet deneyleri yapılmıştır. Üretilen numunelerin sonuçları, fabrikada üretilen geleneksel B70 tipi demiryolu beton traverslerinin sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Üretim sırasında hem küp numunelerinde hem de imal edilen beton traverslerde mevcut beton reçetesi kullanılmıştır. Bu çalışmalar, daha düşük maliyetli ve daha uzun ömürlü demiryolu beton traverslerinin geliştirilmesi için önemli bir adım olarak değerlendirilmiştir.
Standart bir civatanın diş çekme prosesinin sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi
Bu çalışmada, standart ISO 4014 M30 cıvatanın düz kalıp yöntemi ile diş çekme prosesi sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kullanılarak modellenmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Çalışmanın amacı, diş çekme sürecinde sıfır ayarı ve operasyon hızının ürün kalitesi üzerindeki etkilerini sayısal ve deneysel olarak incelemek ve süreç parametrelerinin optimizasyonu için öneriler geliştirmektir. Modelleme çalışmaları Simufact Forming yazılımının Rolling modülü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 42CrMo4 malzemesinden üretilmiş M30x200 boyutlarındaki cıvatalar için, Coulomb sürtünme modeli ve farklı kalıp ilerleme hızları kullanılarak simülasyonlar yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda ise, aynı boyut ve malzemedeki cıvatalar endüstriyel düz kalıp diş ovalama tezgâhında işlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, sıfır ayarının diş formunun standartlara uygun oluşmasında kritik rol oynadığını, ayar hatalarının çapaklanma, kontur bozukluğu ve tolerans dışı ölçülere yol açtığını göstermiştir. Operasyon hızının artması, üretim süresini kısaltmakla birlikte 1800 mm/s üzerindeki değerlerde deformasyon davranışının agresifleştiği ve yüzey kalitesinin azaldığı belirlenmiştir. Sayısal modelleme ile deneysel bulgular arasında yüksek korelasyon elde edilmiş, FEM tabanlı yaklaşımın proses tasarımında etkin olduğu ortaya konulmuştur.
Pyrotechnic shock analysis of inertial navigation systems integrated on land platforms
Inertial Navigation Systems (INS) are widely used in many industries such as defence, aerospace, automotive and robotics. When considering war situations, especially designed these systems for military purposes are of great strategic importance. These systems operating on military platforms which have heavy weapons (battle tanks, aircraft, navy ships, submarines, howitzers, etc.) are exposed to severe operating conditions. In the military platforms, INS's are expected to perform under severe conditions like temperature, vibration, shock. Shock environments, in particular, can cause damage to those devices consisting of mechanical and electromechanics systems. Therefore, necessary activities have to be carried out in order for these systems to function properly under shock during the design and development stages. The aim of this thesis is to predict the negative effects that may occur on the system due to pyrotechnic shock by performing the shock analysis of an INS operating under pyrotechnic shock on land platforms. Within the scope of the thesis, the behaviours of the sensitive unit of the INS which is the most important sub-component to be used in land platform under shock are investigated. In this thesis, the finite element model of the system to be used in shock analysis is developed in finite element simulation software ANSYS. At this stage, the experimental modal analysis of the system is performed and the modal analysis results in the simulation environment are examined. Thus, it is aimed to verify the finite element model of the system on a modal basis. By using verified finite element model, shock analyses are performed for different classical shock pulses. Also, experimental shock tests are performed with same shock signals in order to validate the numerical results obtained from shock analyses in laboratory condition. For analysing the system which exposed to the real shock environment, shock data is obtained from field tests. Due to the complexity of these collected shock data, they are examined in terms of severity levels using Shock Response Spectrum (SRS) method and damage potential of them are compared in order to determine the input pyrotechnic shock data to be used in analysis. Finally, pyrotechnic shock analyses of the INS are performed with determined shock data. In conclusion, all information about effect of the pyrotechnic shock environments on the system has been obtained from analysis results in order to be able to evaluate whether the system can withstand these severe environment conditions.
Investigating the effect of low heating-cooling rate and the thermomechanical treatments on the shape memory behavior of NiTiHf alloys
Shape memory alloys (SMAs) have an extraordinary ability to recover their shape via martensitic transformation. That ability provides SMAs to be used as actuators in many applications as a result of doing work against load. Superelasticity and shape memory are two key phenomena observed in SMAs as a result of the martensitic transformation. Superleasticity takes place when SMA is in parent phase. Under the applied load, parent phase transforms to martensite phase and elongates via martensite reorientation and detwinning and martensite transforms back to austenite and the alloy remembers its original shape via unloading. On the other hand, shape memory effect is triggered via heating the alloy above Austenite Finish (Af) and cooling to Martensite Finish (Mf) temperatures. Nickel Titanium-based shape memory alloys are the most popular SMAs due to their excellent shape memory characteristics however their transformation temperatures are limited to 100-120 ˚C if the alloy is Ni-Lean. As Nickel content increases above 50 at. %, transformation temperatures decrease thus many uses at higher temperatures require increasing transformation temperatures. Addition of Hf element effectively strengthens the alloy and increases transformation temperatures of NiTi-Based SMAs. However, as service temperature increases, cyclic stability of SMAs decreases due to the softening at elevated temperatures thus it is crucial to have knowledge about shape memory behavior at these temperatures. In first part of the thesis, Ni50Ti30Hf20 at. % shape memory alloy was used to investigate the heating/cooling rate effect on the shape memory properties. Material was obtained from Sophisticated Alloys Inc. and produced via high purity Ni, Ti and Hf elements via vacuum induction melting. Melting process was conducted under high purity argon atmosphere. Material was sealed within mild steel can and extrusion process with an area reduction of 4:1 was conducted. DSC experiments were conducted via Perkin Elmer Differential Scanning Calorimetry 800 on extruded specimens to reveal heating/cooling rate effect on equiatomic Ni50Ti30Hf20 at. % shape memory alloy. Isobaric heating/cooling experiments were run to investigate shape memory effect via following different heating/cooling rates which were the same rates used in DSC experiments. Thermal stability was investigated via DSC experiments while mechanical stability was investigated via isobaric experiments. Stress-free DSC experiments showed that transformation temperatures were not affected by different heating/cooling rates while transformation enthalpy increases as scanning rate increases. Isobaric experiments, which were done under 200 MPa demonstrated no variety in terms of shape memory properties such as the transforming volume and transformation temperatures with different heating/cooling rates. In second part of the thesis, cyclic stability and shape memory characteristics were investigated on equiatomic Ni50Ti25Hf25 at. % SMA. Material was produced with the same procedure as above and obtained from Sophisticated Alloys Inc. Addition to the extrusion process, material was subjected to homogenizing heat treatment at 1050 °C for 2 hours. High Hf content of NiTiHf alloy has been admitted as a great candidate for very high temperature (up to 600 °C) actuation applications. DSC studies were conducted to characterize transformation behavior of the alloy under no load. After determining transformation characteristics, functional fatigue experiments were conducted under pre-determined load on homogenized sample to investigate shape memory behavior of Ni50Ti25Hf25 at. % shape memory alloy. It is known that plastic deformation methods are effective way to improve shape memory characteristics of SMAs. Cold rolling was applied to homogenized sample with thickness reduction of 5% then cold rolled sample was subjected to annealing heat treatment at 500 °C for 30 minutes to improve SME behavior. Warm rolling study was also conducted at 500 °C with same thickness reduction as it was achieved with cold rolling operation. Recoverable strain, transformation temperatures, hysteresis, irrecoverable strain values were gathered from the experiments. It is observed that cyclic stability of Ni50Ti25Hf25 at. % HTSMA was increased via both cold and warm rolling processes although the operating temperatures are very high.