3,791
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Kardan mili ömür tayini için matematiksel model geliştirilmesi vedeneysel olarak doğrulanması
Motorlu taşıtlarda, motorda üretilen gücün diferansiyele iletilmesini sağlayan kardan milleri güç aktarma sistemindeki önemli elemanlardan biridir. Kardan milleri dönme hareketi ve güç iletimi sırasında, iletim gerçekleştirdiği elemanlar arasında yol koşullarına bağlı olarak ortaya çıkan açısal ve eksenel mesafe farklılıklarını kompanze etmektedir. Açı kompansazyonu üniversal mafsallar ile sağlanırken, eksenel kompanzasyon kayıcı takım adı verilen birbiri ile eş çalışan spline profiline sahip bir grup parça tarafından yerine getirilir. Müşteri isterlerini yerine getirecek şekilde tasarlanan kardan milleri ilk olarak bilgisayar ortamında sonlu elemanlar analizi ile doğrulanır; dondurulan tasarımlara ait üretilen prototipler laboratuvar ve sonrasında araç testlerine alınarak uygunluğu açısından değerlendirilir. Laboratuvar testleri kardan milleri için özel geliştirilmiş test cihazları üzerinde gerçekleştirilir. Testlerdeki girdiler ve başarı kriteri araç üreticileri (OEM) tarafından belirlenmektedir. Bu testleri gerçekleştirmek uzun süreler gerektirmekte ve bu durumda doğrulama sürecinin maliyeti de yüksek çıkmaktadır. Buradan yola çıkılarak ortaya konulan bu çalışmada, kardan mili emniyetli çevrim sayısını belirlemek üzere yapılan testlerle doğrulanan iki farklı yeni matematiksel model geliştirilmiştir. Yeni geliştirilmiş olan bu iki matematiksel model atfen kısaltma kullanılarak Sen-Atik-I ve Sen-Atik-II olarak adlandırılmıştır. Burada, I ve II rakamları modelin birinci veya ikinci model olduğunu ifade etmektedir. Geliştirilen yeni modeller ile hesaplanan emniyetli çevrim süreleri laboratuvar test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonrasında, yeni geliştirilen modellerden Sen-Atik-II'nin, test sonuçlarına en kötü durumda %4,84 fark ile yaklaştığı tespit edilmiştir. Böylece elde edilen bu yakınsama ile yeni geliştirilen model Sen-Atik-II'nin laboratuvar testleri yerine kullanılabileceği tespit edilmiştir.
Newtonyen olmayan bir akışkanın elektroosmotik etki altında ısı transferli paralel plakalar arasındaki akışının analitik olarak incelenmesi
Bu çalışmada bir viskoz akışkanın yüzeylerinden sabit ısı akısına maruz paralel plakalar arasındaki akışı analitik olarak incelenmiştir. Viskoz akışkan olarak non-Newtonyen olarak kabul gören ve bir genelleştirilmiş Newtonyen akışkan olan Powell-Eyring modeli kullanılmıştır. Hidrodinamik ve termal tam gelişmiş sıkıştırılamaz daimî akış kabulü yapılmıştır. Akışın diferansiyel momentum ve enerji denklemleri elde edilmiş ardından boyutsuzlaştırılmıştır. Tek boyutlu akış için doğrusal olmayan boyutsuz momentum denklemi perturbasyon teknikleri ile yaklaşık analitik olarak çözülmüştür. Çözümler akışkanın kanal içerisindeki hız profili olup boyutsuz non-Newtonyen parametrenin küçük değerleri için geçerlidir. Bu hız profili enerji denklemine yerleştirilip boyutsuz sıcaklık profili ve ortalama sıcaklık bulunmuştur. Nusselt sayısı analitik olarak hesaplanmış ve bulunan sonuç literatürdeki çözümleri sağladığı gösterilmiştir. Akış sırasında üretilen toplam entropi sıcaklık ve hız profilleri kullanılarak hesaplanmıştır. Akışkan içerisinde gerçekleşen ısı transferi ve viskoz sürtünme ile elektriksel ısınma kaynaklı tersinmezliklerin entropi üretimine katkısı Bejan sayısı üzerinden incelenmiştir. Elektroosmotik mekanizmasının ısı taşınımı üzerinde olumsuz etkisi olmakla birlikte Joule ısınma yasası gereği entropiyi viskoz iç ısınmaya göre daha fazla arttırdığı gösterilmiştir. Elektroosmoz ile Powell-Eyring özelliğindeki artış ise akışkanı inceltip kütle transferini arttırmaktadır.
Vibrasyonlu dikey helezon konveyörün tasarımı ve analizi
Bu tezde maden ürünleri, tıbbı ürünler, gıda ürünleri, kimyasal ve plastik sektöründe kullanılan özelikle taşımanın gerekli olduğu ve çeşitli alanlarda kullanılan vibrasyonlu dikey helezon konveyör makinası için araştırma ve geliştirme çalışmaları yapılmıştır. Çalışmada ülkemizde kullanılan konveyörde malzemelerin taşıma sırasında oluştukları ayrı ayrı ya da birlikte sistem üzerinde hem mekanik hem titreşim açısından önemli problemler oluşturmaktadır. Mevcut tasarım konveyörün malzeme taşıma süresi ve kullanılan malzemenin soğuma süresi ile çıkan ürün kalite düşmesinin analiz edilmesi tasarım açısından önem taşımaktadır. Çalışma kapsamında titreşimle taşıma sektöründe kullanılan vibrasyonlu dikey helezon konveyörün tasarımı yapılmıştır. Tasarım için fabrikada bulunan konveyör üzerinden deneysel çalışma yapılmıştır. Ayrık elemanlar yöntemi için dynamic analysis on vertical vibratory conveyor adlı çalışma ile helezondaki titreşim analizi simülasyonu ile kıyaslanarak bilgisayar ortamında yapılan modellemenin sapmaları incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda helezon çapı, helis açısı ve titreşim frekansı değiştirilerek yapılan tasarımların çıktıları incelenmiştir. Bunların iletim kapasitesi ve termal analiz üzerindeki etkileri araştırılmıştır.
İşlemci soğutucu tasarımı ve analizi
Teknolojinin gelişmesi ve kullanım alanlarının hızla artması ile birlikte, elektronik cihazlardaki ısınma problemleri daha da önemli hale gelmiştir. Elektronik cihazlarda fazla ısınma durumunu iyileştirmek için pasif soğuma, aktif soğuma proseslerinin yeterli kalmadığı durumlarda uygun ise sıvı soğutma işlemi ile yüksek sıcaklık oluşumunun önüne geçilmektedir. Bu tez çalışmasında, sıvı soğutma sistemlerinin termal performansını iyileştirmek için nanoakışkan kullanımının ısı transferine etkisi, nümerik yöntemlerden hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmiştir. Farklı soğutucu tasarımları için, laminer ve türbülanslı akışta zorlanmış taşınım ile ısı transferi içeren çalışmada, akışkan modellemesinde hem tek faz hem de multifaz modelleme yöntemleri kullanılmıştır. Kullanılan matematiksel modellemeler farklı deneysel ve nümerik çalışmalar üzerinde doğrulanmıştır. Nümerik olarak nanoakışkanların tek faz ve multifaz olarak modellenmesi mümkündür. Tek faz modelleme yaklaşımında nanoakışkan malzeme H_2 O ile belirli konsantrasyon oranlarında karıştırılmış olarak modellenmiştir. 〖Al〗_2 O_(3 )'nın belirli yasalara bağlı kalarak termofiziksel özellikleri hesaplanmıştır. Tek faz modelleme, saf H_2 O, 〖%1 Al〗_2 O_(3 ), 〖%5 Al〗_2 O_(3 )nanoakışkanları için farklı reynolds sayılarında yapılmıştır. Reynolds 500, 750, 1000, 2500, 5000 ve 7000 değerlerinde analizler gerçekleştirilmiştir ve reynolds değerindeki artış çıkışta okunan maksimum sıcaklık değerini düşürmektedir. Multifaz modelleme yönteminde ise nanoakışkan 〖 Al〗_2 O_(3 ) baz akışkan H_2 O içerisine farklı boyutlarda süspanse edilen ayrı bir faz olarak tanımlanmıştır ve iki ayrı model kullanılmıştır. Nanoakışkan kullanımı saf H_2 O kullanıma göre her iki yöntemde de ısıl iletkenliği arttırmıştır. Aynı zamanda %5 konsantrasyon oranında nanoakışkan kullanımı %1 konsantrasyondan daha iyi sonuçlar vermiştir. Sıcaklık dağılımlarına bakıldığı zaman tek faz ve multifaz modelleme yöntemlerinden Mixture model oldukça benzer dağılımlar vermektedir. Nanoakışkanların termal performansa etkisi birçok parametreye bağlı olarak değişmektedir. Bunlardan önemli bir tanesi süspanse edilen nanopartikülün boyutudur bu çalışmada da hem Mixture hem de Eulerian modelleme yaklaşımında 20 nm, 30 nm ve 40 nm olmak üzere farklı partikül boyutlarında çalışılmıştır. Yapılan çalışmalarda iki farklı tasarım soğutucu kullanılmıştır. Bu tasarımlarda akış paralel ve serpantin olarak dağıtılmıştır. Akış dağılımının ve basınç düşüşünün de termal performansa etkisi olmuştur. Daha düzenli bir akış dağılımı sağlayan serpantin bloğunda sıcaklıklar daha düşük okunmuştur. Yapılan tüm çalışmalar bir HAD yazılımı olan ANSYS Fluent kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Gövde borulu bir ısı değiştiricisinde newtonyen olmayan nanoakışkan kullanımının termoelektrik güç üretimine etkisinin sayısal analizi
Bu çalışmada gövde borulu ısı değiştiricisinde Newtonyen olmayan nanoakışkan kullanılması durumunda üzerine yerleştirilen termoelektrik jeneratör vasıtasıyla termal elektrik enerji dönüşümü ve karekteristikleri incelenmiştir. Çalışmada sonlu elemanlar yöntemini kullanan COMSOL ticari programından faydanılmıştır. Nanoakışkanların yüksek ısıl özelliklerinin ön plana çıkarılarak 5 farklı nanoakışkana karşılık suyun karşılaştırılmasına yer verilmektedir. İyileştirme miktarının termoelektrik jeneratörler kullanılarak elektrik enerjisi üretilmesi amaçlanan son adımdır. Suya karşı 5 farklı nanoakışkanı değerlendirmeden önce temel bir gövde borulu eşanjör tasarımı oluşturulmuştur. Oluşturulan bu gövde borulu ısı eşanjöründe en iyi şaşırtma levhası geometrisi, sıcak ve soğuk taraftaki akışkanlar ve Reynolds sayıları sabit tutularak belirlenmiştir. Su ve nanoakışkan alternatif senaryoları içeren sıcak akışkan bölgesinde farklı Reynolds sayıları ayrı ayrı ele alınmıştır. Bunun yanında akışkan karşılaştırması yapılırken nanoakışkan etkisinin en iyi şekilde anlaşılması adına ilk aşamada belirlenen en iyi şaşırtma levhası geometrisi temel geometri olarak dikkate alınmıştır. Çalışmada en iyi eşanjör geometrisi ve en iyi akışkan seçiminin karşılaştırılmasıyla ortaya çıkan termal elektrik enerji dönüşümü hesaplanmıştır. Gövde borulu ısı eşanjöründe şaşırtma levhasının geometrik özelliklerinin akış karekteristiğine ve termal elektrik enerji dönüşümüne etki ettiği gözlemlenmiştir. Sıcak su bölgesinde kullanılan nanoakışkanlardaki ısı transfer veriminin yüksek olduğu gözlenmiş bu verim artışının (en iyi şaşırtma levhası uygulamasıyla birlikte) TEJ kullanımında oluşacak elektrik gücüne yaklaşık 49% katkı sağladığı sonucuna ulaşılmıştır.
Investigation of heat transfer in corrugated channel with pulsating flow
This study presents hydrodynamics and heat transfer of steady and pulsating flow in a rectangular grooved channel for the Reynolds number range of 2x103≤Re≤6.5x103. Three different grooved channel configurations are created by shifting the bottom wall. The Particle Image Velocimetry (PIV) method is employed for hydrodynamic investigation. Streamlines, velocity vectors, vorticity contours are plotted to reveal massive flow motions and flow patterns. Results showed that groove and mainstream interaction is poor at low Reynolds numbers, but it gets better as the Reynolds number increased. Flow pulsation significantly empowers the penetration of mainstream into the groove section; however, pulsation frequency has an important effect on this phenomenon. Moreover, Reynolds stress and root mean square of the fluctuations are presented to document turbulence statistics. In the heat transfer experiments, the positive effects of the improvement of the groove mainstream interaction and an increase of the turbulence mixing are observed. Heat transfer enhancement, pressure drop trade-off are considered by calculating the thermal performance factor. Pulsating flow caused additional heat transfer enhancement. However, it is a more effective method in low Reynolds numbers. Shifting the bottom wall of the channel does not have an important effect on flow and heat transfer. In addition to the experimental part, a numerical study is carried out to examine the effect of groove aspect ratio and optimum aspect ratio for steady flow.
Investigation of nanofluid transport in a corrugated channel under pulsating effect
The present research numerically illustrated the effect of pulsating turbulent flow and single-walled carbon nanotubes/water, SWCNT-H2O nanofluid in a corrugated channel on hydrothermal characteristics and entropy production. Two various models for describing the flow of nanoparticles in a base fluid are applied. These models are homogeneous single-phase, SPM and Lagrangian-Eulerian model (or discrete phase model), DPM. This simulation covers the Reynolds number, pulsation frequency, phase shift, and nanoparticles concentration in the range of (for steady flow: 4000 ≤ Re ≤10000 and for pulsating flow:4000 ≤ Re ≤7000), (1 ≤ f≤ 5), (0o ≤ θ ≤180o) and (0% ≤ φ ≤ 3%), respectively. CFD simulations show that the pulsation frequency, f, and phase shift, θ have a significant role in improving the heat transfer ratio and controlling the entropy generation through the wavy channel. Finally, it is recommended to use SWCNT/water nanofluid with a high volume fraction (φ=3%) as a working fluid in the considered channel due to its high heat transfer ratio and low thermal irreversibility.
Parametric design of electrical and mechanical structure for a distribution transformer
Typically mechanical and electrical designs of distributed transformers are performed by using a 3D software packages. The parametric design modelling is used to create different variations of the same concept design. For this purpose, some special software settings and related features are used. These software features are 3D design program configurations, related i-logic features and visual basic encoding with Excel and some analysis programs. In this study, a hermetic and oil expansion tank type distributed transformers with a power range between from 25 kVA to 4000 kVA is being parametrically designed and developed. Firstly, parameterization process is performed on the main concept model to make variants of the main model. In order to parameterize a mechanical model, it is necessary to clarify the characteristic parameters of the model and how these parameters should be varied to achieve the variants. Usually, the characteristic parameters are more than one and some of them have a specific range. Therefore, the point to be considered here is that they should be used and examined in such a way that they do not impair the flexibility of the model. Hence, it is necessary to define parameters correctly and add design rules in order to ensure to keep the final product keep within the standards. After drawing the model, all dimensions must be converted into mathematical formulas by using macros and VBA coding for automatically updating for each design case. After entering initial requirements and data analysis stage, firstly dimensions of electrical parts are to be calculated depending upon some rules and formulas.Then, the transformer is drawn in generally to give numerical dimensions on software. Afterwards, the parameters are assigned to each dimension by using Excel data sets. All parameters and rules can be formed easily before drawings just once all necessary details are defined in Excel data. Finally, different variants of the design can be generated automatically just by defining the relevant deign related critical parameters are defined.
Doğal parçacıklar ile takviye edilmiş polimer matrisli kompozitlerin deneysel ve hesaplamalı mekanik analizi
Bu çalışmada yumurta kabuğu, fıstık kabuğu ve üzüm çekirdeği tozları ile güçlendirilmiş epoksi reçineden oluşan doğal kompozitler incelenmiştir. Standartlara uygun olarak numuneler üretilmiş ve numuneler üzerinde mekanik analizler gerçekleştirilmiştir. Kompozitlerin sertlik, çekme ve eğilme özellikleri dolgu tipi ve içeriklerine bağlı olarak değerlendirilmiştir. Doğal takviye elemanları ağırlıkça %5, %15 ve %25 olmak üzere üç farklı oranda polimer içerisine eklenmiş ve geleneksel döküm yöntemi ile üretilmiştir. Matris malzemelerine eklenen yumurta kabuğu, yer fıstığı kabuğu ve üzüm çekirdeği tozları katkısı, yüksek çekme dayanımına sahip saf epoksiyi bazı oranlar için olumsuz etkilemiştir. Bununla birlikte, %5 yumurta kabuğu takviyeli kompozitler, saf epoksiye kıyasla numunenin çekme mukavemetini %25 arttırmıştır. Saf epoksiye eklenen yumurta kabuğu, fıstık kabuğu ve üzüm çekirdeği tozlarının eğilme ve sertlik mukavemeti üzerinde olumlu etkisi olmuştur. Deneysel çalışmalarla karşılaştırmak ve sonuçların doğruluğunu ortaya koyabilmek adına kompozit malzemelerin Ansys paket programıyla sonlu eleman modelleri oluşturulmuştur. Deneysel sonuçlar girdi olarak kullanılarak hesaplamalı analizler yapılmış, elde edilen sonuçlar deneylerle kıyaslanmıştır. Hesaplamalı analiz ve deney sonuçlarının birbirlerine yakın olduğu görülmüştür.
Konveyörlü bir kurutucuda farklı geometrik şekillere sahip gözenekli yapıların kurutma kinetiğinin sayısal analizi
Bu çalışmada konveyörlü bir kurutucuda sıcak havayla kurutma işleminin sayısal analizi ile ilgili birçok çalışma gerçekleştirilmiş, çalışmalar aşama aşama geliştirilerek kurutma prosesindeki farklı parametrelerin kurutma performansına olan etkileri incelenmiştir. Kurutulan cisimler olarak gıda ürünleri, özellikle sebze ve meyve ürünleri tercih edilmiş, ürünlerin özellikleri ise daha önce gerçekleştirilmiş olan deneysel çalışmalardan alınmıştır. Sayısal çalışmalar iki boyutlu ve üç boyutlu olarak nemli cisimlerin durağan ve hareketli durumları için ele alınmıştır. Zamana bağlı kanal akışında ve gözenekli cisim içinde bütünleşik ısı ve kütle transferi problemi için iki boyutlu ve üç boyutlu durumlarda konvektif kurutma performansı için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. İlk olarak, iki boyutlu laminer akış koşullarında kanal içerisinde sabit durumdaki nemli gözenekli dikdörtgen şeklindeki cisim ele alınmış, belli kurutma süresi içerisinde farklı kurutma koşulları altında cisim içerisindeki nem kaybının zamanla değişimi gözlenmiştir. Burada değişken parametreler olarak kurutma havası giriş hızı ve sıcaklığı ele alınmıştır. Kurutma işleminin ilk evrelerinde cismin dış yüzeylerinden olan ve özellikle köşelerden olan nem kaybının maksimum düzeyde olduğu görülmüştür. Ayrıca, kanal hava akış yönüne göre ön kısımda kalan yüzey kurutmada nem kaybının en çok yaşandığı yüzey olmuştur. Kurutma havası hızı ve sıcaklığı değerlerinin her ikisinin de artması nem kaybında artışa sebep olmuştur. Çalışmada, kanal içerisine akışı etkileyen döner bir silindir eklenmiş kurutma üzerinde farklı parametrelerle olan etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada, döner cismin büyüklüğünün, dönüş yönünün ve kanal içerisindeki konumunun akışı ve kurutma performansını etkilediği görülmüştür. Dairesel cismin dönüş yönüne bağlı olarak kurutulan cismin farklı yüzeylerinde nem kaybı miktarları değişmiştir. Ayrıca silindirin kanal içerisinde kurutulan cisme olan uzaklığı arttıkça kurutmaya etkisi de azalmış, aynı etki silindir küçüldükçe de azalmıştır. Bundan sonra üç boyutlu kanal içerisinde biden fazla kübik cismin kurutulması ele alınmış, cisimlerin birbiri ile arasındaki mesafe ve kanaldaki yerleşim şeklinin etkileri incelenmiştir. Burada da cisimler arası mesafenin artışı ile arkadaki cisimlerdeki nem kaybının fazlalaştığı görülmüştür. Sonraki çalışmalarda, iki boyutlu kanalda cisme hareket eklenmiş ve cismin kurutma kanalı içerisindeki hareketinin de etkisi hava hızı ve sıcaklığının etkisi ile birlikte incelenmiştir. Aynı etki bir sonraki çalışmada üç boyutlu kanal içerisindeki cisimler için de incelenmiştir. Cisme hareket kazandırmanın kurutma performansı üzerinde olumsuz bir etkisi görülmemiştir. Farklı şekilli cisimlerin kurutma performansının incelendiği çalışmada, daire, kare ve üçgen şeklindeki cisimlerin kurutulması sayısal olarak incelenmiştir. Bu çalışmada da özellikle dairesel şeklin kurutulma işleminde daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Aynı çalışmada bu şekil için farklı malzeme özellikleri ile kurutma işlemi incelenmiş, her malzemenin kurutma performansı ortaya konmuştur. Kanal içerisinde farklı kombinasyonlarla kanala yerleştirilen iki eş kare cismin kurutulmasının sayısal olarak incelendiği bir başka çalışmada, cisimler üzerinden olan ısı transferini maksimuma çıkaracak yerleşimi bulmak için bir optimizasyon çalışması yapılmış, kanaldaki cisimlerin birbirlerine olan optimum yatay ve dikey mesafeler elde edilmiştir. Daha sonra kütle transferleri de farklı parametrelerde incelenmiş, maksimum kütle transferinin de optimum aralık değerlerinde olduğu görülmüştür. Benzer bir çalışma daha sonra üç boyutlu kanalda üç kübik eş cisim için yapılmış, kütle transferinin maksimum değeri optimum aralıklarda elde edilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında Yapay Sinir Ağları (YSA/ANN) ve Uygun Ortagonal Ayrıklaştırma (UOA/POD) yöntemleri kullanılmıştır. Tez kapsamında yapılan sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçlar konvektif kurutmada farklı durumlar için (üç boyutlu kanal, çok sayıda nemli cisim, nemli-gözenekli cisimlerin hareket halinde olması, kanal içinde türbülanslı akış koşulları vb.) etkin parametrelerin kurutma performansına etkisinin ortaya konulmasında ve sonra yapılacak olan deneysel ve sayısal çalışmalarda referans olarak kullanılabilir. Özellikle bu çalışma kapsamında geliştirilen optimizasyon çalışmaları, zamana bağlı üç boyutlu hem kanal içinde hem de gözenekli cisim içinde bütünleşik ısı-akış ve kütle transferi probleminin çözümünde büyük avantaj sağlamakta ve çok sayıda cismin yer aldığı büyük ölçekteki kurutma sistemlerinin modellenmesinde simülasyon zamanını önemli ölçüde kısaltmaktadır.
Omurga implantları için elektronik kontrollü ve geri bildirimli yorulma cihazı tasarımı ve imalatı
Günlük aktiviteler esnasında insan omurgasında sürekli olarak dinamik yüklemeler gerçekleşmektedir. Bu durum implantasyon yapılmış hastalar için de geçerlidir ve kullanılan implantların bu yükler altındaki davranışının incelenmesi oldukça yeni ve ilgi çekici bir çalışma alanıdır. Tasarlanan ve imal edilen Elektronik Kontrollü ve Geri Bildirimli Omurga İmplantları İçin Yorulma Test Cihazı ile implantasyonu gerçekleştirilmiş hastaların vücudunda 2 yıl ve daha fazla sürelerde bulunabilecek olan omurga implantlarının dinamik yükler altındaki davranışının incelenmesi amaçlanmıştır. Yorulma test cihazının tasarımında ASTM F1717 standardı temel alınmıştır. Yorulma test cihazı ile uygulanacak olan kuvvetin büyüklüğü ve hızı değiştirilebilmekte ve tüm bilgiler sürekli olarak text formatında kaydedilmektedir. Cihazın yükleme ekseni ile numunelerin bağlantı ekseni arasında mesafe olduğundan cihaz basmalı eğilme testi gerçekleştirmektedir. Pnömatik aktüatörler genellikle beklenen kuvvetten sapma gerçekleştirdiği için uygulanan kuvvet bir yük hücresi ile sürekli olarak kontrol edilmektedir ve alınan verilere göre oransal regülatör ile basınç anlık olarak değiştirilerek kendi içerisinde kuvvet kontrolü devamlı olarak sağlanabilmektedir. Yorulma test cihazında dinamik yüklemeyi gerçekleştirmek için bir pnömatik piston ve diğer pnömatik tertibatı kullanır. Geliştirilen yorulma test cihazı omurga implantlarının dinamik yükleme testlerini 1 Hz ile 5 Hz aralığında, 50-250 N kuvvetler arasında gerçekleştirilebilmektedir. Düzenli olarak kalibre edilen yük hücresinden okunan verilere göre normal dağılıma uygundur ve testler yüksek güvenirlik değerlerinde gerçekleştirilirmiştir.
Helikopter pal titreşimlerinin hesaplamalı analizi
Bu çalışmada helikopter pervanelerinin bileşenlerinden olan ve pal adı ile anılan yapının hesaplamalı dinamik analizi yapılmıştır. Paller üzerinde oluşan titreşimler sarsıntıya sebebiyet vermekte olup, yapıda malzeme ömrüne, uçuş ekibine ve helikopter çalışmasına olumsuz etki etmektedir. Titreşim kaynaklı sarsıntıların en uygun seviyede olabilmesi ve tahribata sebep olmaması için titreşim karakteristiğinin ortaya konulması oldukça önemlidir. Yapının malzemesi titreşim karakteristiğini etkilediğinden, pallerde kullanılan malzemelerin seçimi önem arz etmektedir. Çalışma kapsamında helikopter pallerinin çeşitleri ve özellikleri ortaya konulmuş paller üzerinde oluşabilecek titreşimlerin karakteristiğinin anlaşılması hedeflenmiştir. Ele alınan pal yapı, ince çubuk teorisi olarak bilinen Euler-Bernoulli kirişi temel alınarak tasarlanmıştır. Pal tasarımı Solidworks paket programı kullanılarak yapılmıştır. Tasarlanan pal modeli için farklı malzemeler (titanyum alaşım, bal peteği ve karbon fiber) tanımlanarak elde edilen yapıların sonlu eleman modelleri Ansys paket programı kullanılarak elde edilmiştir. Ele alınan malzemeler için modal ve harmonik titreşim analizleri yapılıp sonuçlar karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır. Malzemelerin kullanım açısından uygunluğu analiz sonuçlarına göre değerlendirilmiştir.
Kademeli nano kiriş titreşimlerinin yerel olmayan elastisite teorisine göre incelenmesi
Bu çalışmada kademeli nano kirişlere ait titreşimlerin Eringen'in yerel olmayan elastisite teorisine göre incelenmesi ele alınmıştır. Eringen'in yerel olmayan elastisite teorisi, nano ölçekli etkiyi yakalamak için kullanılmıştır. Çalışma kapsamında seçilen kademeli nano yapı Euler Bernoulli kiriş teorisi sınırlarına tabiidir. Kademeli nano kirişin kademe öncesi ve sonrasına ait integro diferansiyel durum denklemleri enerji metotlarından biri olan hamilton prensibi kullanılarak bulunmuştur. Ayrıca durum denklemlerine sönüm ve zorlama terimleri de eklenerek sistemin zorlama altındaki titreşim hareketlerinin de incelenmesi hedeflenmiştir. Daha sonra elde edilen denklemler malzemenin fiziksel yapısından ve boyutlarından bağımsızlaştırmak için boyutsuzlaştırma işlemine tabi tutulmuştur. Boyutsuz durum denklemlerini çözmek için perturbasyon metotlarından biri olan çok zaman ölçekli metot uygulanmıştır. Çözüm iki aşamada ele alınmıştır. İlk aşamada perturbasyon açılımından elde edilen ilk mertebe terimleri lineer problemi oluşturmuştur. Lineer problem çözülmesiyle tabii frekans denklemleri elde edilmiş ve farklı şartlar için ilk üç mod değerleri bulunarak tablolar halinde sunulmuştur. İkinci aşamada ise perturbasyon açılımının ikinci mertebesinin çözümü yapılmış ve bu çözümden lineer problemin düzeltmeleri olarak nonlineer terimler ortaya çıkmıştır. Nonlineer terimlerin doğal frekanslara etkileri farklı şartlar için hesaplanmıştır. Zorlama frekansının sistemin doğal frekansına yakın olduğu baskın rezonans durumu ele alınmış ve kararlılık analizi yapılmıştır. Çalışmada temel olarak kirişin nano boyutta ve kademeli olması durumlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda araştırmanın bulguları elde edilirken nano ölçekli etkiyi yakalamak için çeşitli yerel olmayan parametre değerleri ve kademe etkisini yakalamak için ise farklı kademe yarıçap oranları ve kademe yerleri için kirişe ait 1. Mod değerlerine karşılık gelen frekans-tepki ve nonlineer frekans-genlik eğrileri elde edilmiştir. Titreşim analizi sonucu elde edilen verilerin doğruluğunu güçlendirmek amacıyla, literatürde bulunan Eringen'in yerel olmayan elastisite teorisi ile yapılan nano kiriş ve diğer klasik kiriş teorileri ile yapılan çalışmaların sonuçları ile karşılaştırılmıştır.
Endüstriyel bir kurutma fırının termodinamik analizi
Ekserji analizi, son yıllarda, değişik ısıl sistemlerin tasarımı, işletilmesi ve performansının değerlendirmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ekserji analizi aracılığıyla sistemdeki verimsizlikler gerçekçi şekilde saptanabilir. Bu sayede kayıplar ve kaçaklar belirlenip sistem enerji verimliliği açısından iyileştirilir. Endüstriyel fırınlar termal proses olarak ele alınırlar ve termodinamiğin birinci ve ikinci yasası kapsamında analiz edilirler. Endüstriyel fırınlarda harcanan enerjinin büyük bir kısmı kayıp olarak gerçekleşmektedir. Sistemdeki kayıpların azaltılması ve sistemin en yüksek enerji ile çalışması için gerçekleştirilen iyileştirme faaliyetleri enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik adına hayati önem taşıyan çalışmalardır. Araştırma Dönmez Debriyaj firmasının, ısıl işlem bölümünde gerçekleştirilmektedir. Firma bünyesindeki tavlama fırınları ve diğer ısıl işlem fırınlarının yanı sıra Debriyaj sektöründe gerek dünyada gerekse Türkiye'de geniş pazar payına sahiptir. Bu çalışmada Firma bünyesinde bulunan tavlama fırının termodinamik analizi gerçekleştirilecektir. Tavlama fırınının kütle, enerji ve ekserji analizleri gerçekleşmiş olup enerji ve ekserji verimleri çıkarılmıştır. Elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır.
Dinamik yükler altındaki sıvı kristal ekran camlarının yorulma çatlağı yaklaşımına göre ömür analizi
Günümüz teknolojik ürünlerinin çalışma koşulları incelendiğinde sistem elemanlarının ömrünü etkileyen titreşimler birçok araştırma ve makalenin konusu olmuştur. Her ne kadar tasarımda kullanılan titreşim sönümleyiciler gelen titreşimlerin frekanslarını belirli miktarda azaltarak ürün ömrünü arttırmayı hedeflese de, sistem elemanlarına doğrusal (lineer) olarak etkiyen titreşimler belirli bir çevrimden sonra malzemede yorulmaya bağlı olarak kırılmayı da beraberinde getirmektedir. Bu çalışma kapsamında kombilerde kullanılmakta olan, cihaz ile son kullanıcı arasındaki iletişimi sağlayan LCD'nin dinamik yükler altındaki ömür hesabı yapılmıştır. Yapılan hesaplamada LCD'ye etkiyen titreşimlerin ortam şartlarına göre belirlenmesi, çalışmanın gerçeğe daha yakın sonuçlar vermesi açısından oldukça önem arz etmektedir. Bu sebeple, sistem elemanının dinamik davranışını belirlemek için kombi cihazının nakliyesi esnasında maruz kaldığı titreşimler deneysel olarak elde edilmiştir. Bununla birlikte, mikroskop altında saptanan başlangıç çatlağının boyutu da belirlenmiştir. Bulunan deneysel veriler ile ivme-gerilme dönüşüm denklemleri elde edilip başlangıç çatlağı bulunan malzemenin kaçıncı çevrim sonrasında plastik deformasyona maruz kalacağı analitik olarak hesaplanmıştır. Sistemin sayısal olarak simulasyonu yapılıp bulunan değerler analitik veriler ile teyit edildikten sonra alternatif bir cam ile sayısal simulasyonlar tekrarlanarak aynı dinamik yükler altında sistem elemanının plastik deformasyona kaçıncı çevrimde ulaştığı bulunmuştur. Önerilen alternatif malzemenin ürün nakliye koşullarında ne kadar iyileştirme sağladığı ortaya konulmuştur.
Katmanlı imalat ile üretilen ve lazer kaynağı ile birleştirilen Tİ6AL4V malzemenin mikroyapı ve mekanik özelliklerine ısıl işlemin etkisi
Katmanlı imalat teknolojisine olan ilgi son yıllarda artış göstermektedir. Katmanlı imalat tekniği, geleneksel imalat yöntemlerinin aksine malzeme eksiltmek yerine, malzeme eklenerek parça geometrisinin oluşturulması prensibine dayanmaktadır. Tasarım serbestliği, artık malzeme oluşmaması, kullanıcıya özel ürünlerin imal edilebilmesi, tasarımdan imalata geçiş süresinin düşük olması, hücresel yapılar ve optimum tasarımlar ile daha hafif ürün elde edilebilmesi katmanlı imalat tekniğinin avantajlarındandır. Bunun yanında katmanlı imalat tekniğinin bir takım dezavantajları da bulunmaktadır. Bunlardan bir tanesi katmanlı imalat ile üretilen ürünlerin boyutlarının sınırlı olmasıdır. Bu sorunu aşmak için tercih edilen etkili tekniklerden biri de kaynak yöntemidir. Kaynak yöntemi, özellikle metal malzemelerin birleştirilmesinde olumlu sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada katmanlı imalat ile üretilen ve lazer kaynağı ile birleştirilen Ti6Al4V malzemenin mikroyapı ve mekanik özelliklerine ısıl işlemin etkisi deneysel araştırılmıştır. Isıl işlem sıcaklıkları belirlenirken Ti6Al4V malzemenin yapısında bulunan α ve β fazlarının dönüşüm sıcaklıkları etkili olmuştur. Mikroyapısal değişimi tespit etmek için optik mikroskop, SEM, EDX ve XRD deneyleri uygulanmıştır. Mekanik özellikleri belirlemek için de mikrosertlik ve çekme deneyi yapılmıştır. Katmanlı imalatla üretilmiş numune ile geleneksel olarak üretilmiş numunenin karşılaştırılması için, haddelenmiş Ti6Al4V malzeme de lazer kaynağı ile birleştirilmiş ve ısıl işleme tabi tutulmuştur. Ayrıca çalışma kapsamında katmanlı imalat ile üretilen parçaların özelliklerinden biri olan anizotropinin de etkisi araştırılmıştır. Çalışma sonunda lazer kaynaklı SLE Ti6Al4V malzemeye uygulanan ısıl işlemlerin malzemenin mekanik özelliklerinde iyileşmeye yardımcı olduğu belirlenmiştir. Kaynakla birleştirilmiş SLE numunelerde kaynak verimliliği % 69,3 ile % 83,5 arasında gözlenmiştir. En iyi uzama değerleri kaynak yapılmamış SLE numunelerde gözlenmiştir. Özellikle β dönüşüm sıcaklığının üzerinde yapılan ısıl işlemden sonra hem sünekliğin hem de dayanımın artış gösterdiği gözlenmiştir.
Free surface and passive control effects on flow characteristics around various torpedo-like geometries
The present study investigates the effect of free-surface on the flow structure around a model of an underwater vehicle called torpedo-like geometry by using experimental and numerical methods. The numerical study utilizes the pressure-based solver of ANSYS-Fluent software while the experimental study employs the dye flow visualization and particle image velocimetry (PIV) methods. The Large Eddy Simulation (LES) is performed to reveal the unsteadiness of the flow structure around the torpedo-like geometries. The interface-capturing volume of the fluid fraction (VOF) method is used to model the free-surface. The results show that the flow characteristics such as velocity field, streamline topology, vorticity, and kinetic energy becomes asymmetric as the torpedo-like geometry is located close to free-surface. Therefore, the resulted drag force, FD for h/D = 0.75 was found to increase relative to uniform flow condition. It was also found that the free-surface effect becomes negligible for submergence depth ratios higher than 2.5 owing to the near-symmetrical form of the flow structures. Also, when the Reynolds number is increased from Re = 20x103 to 40x103, time-averaged vorticity formation length and drag coefficient, CD decrease for all examined torpedo-like geometries. As a passive control method, modifications were applied by adding 3 and 4 wings to the stern section of the torpedo-like geometry to examine in detail the resulted flow structure and drag force. It is observed from numerical results that the stern with wings favorably organizes the wake region while increasing the drag coefficient, CD.
Development of a new sheet metal forming technique using low melting alloy 3D printers
The objective of this study is to produce a sheet metal forming mold made from the low melting point Bi58Sn42 alloy which proved to have sufficient strength in sheet metal forming operations by using open-source desktop type fused deposition modelling (FDM) 3-Dimensional (3D) printer and to evaluate the performance of the 3D printed mold for low volume sheet metal parts production. Thus, it was aimed to develop fast and inexpensive tooling methodology for small sized batch production. In this context, initially the 3D printing experiments were performed to produce the sheet metal forming mold. The encountered problems during the performed 3D printing experiments were analyzed. Accordingly, both tunings in print settings (extrusion temperature, extrusion multiplier, printing speed, infill rate, and etc.) and customizations on the extruder of the available FDM type 3D printer were made to print the Bi58Sn42 alloy properly. Subsequently, the performance of the 3D printed mold was evaluated according to the dimensional change on it during the performed pressing operations. Results showed that the 3D printed mold was rigid enough for low volume sheet metal parts production. Key Words: Bi58Sn42 alloy, customization on extruder, FDM, sheet metal forming mold, small sized batch production
Upgrading fuel characteristic of poultry sludge via wet torrefaction
The main barriers to the use of biomass as an energy source are high humidity, ash, and oxygen content which can be eliminated by wet torrefaction (WT). In this study, dewatered poultry sludge (DPS), as being complex biomass to dispose of, was subjected to WT by considering the reaction temperature, time, and feed concentration as the independent process parameters. The parameter range is determined using response surface methodology and the experiments were carried out in a laboratory-scale batch reactor. The optimum conditions for both maximum solid yield (SY) and calorific value (CV) were evaluated for the reaction temperature, time, and feed concentration of 268°C, 47 min, 50wt%, respectively. According to the results, the feed concentration was the most influential parameter on calorific value and solid yield, whereas the reaction time has the lowest effect. In addition to their individual effects, the interactive effects of process parameters on CV and SY were also analyzed by two and three-dimensional contour plots. Besides, the proximate analysis revealed that the fixed carbon was observed to be increased while the amount of ash and volatile matter in the torrefied DPS (TDPS) decreased under optimum conditions. Through the ultimate analysis, a remarkable reduction in the atomic ratio of oxygen to carbon was reported. According to the results it is concluded that the WT significantly enhances and converts raw poultry sludge to a more efficient solid fuel.
Thermodynamic and exergoeconomic analysis of two-stage organic rankine cycle using different refrigerants
In this study, A two-stage Organic Rankine Cycle (ORC) was analyzed by using engineering equation solver (EES). Twelve Organic working fluids used in R32, R227ea, R410a, R290, R134a, RC318, R407c, R22, R23, R116, R218 and R245fa are used as the working fluids for given temperature limits. Suitable choice of refrigerant or refrigerant couple for the ORC's cycle efficiency, exergy and net work output has a vital importance. The results showed that the highest net power output and the highest thermal efficiency were obtained from the R23 + R23 pair at 425K. R227ea + R410a couple gives the highest thermal efficiency at 355K. For R245fa + R245fa refrigerant at 425K, 14.11kW exergy destruction is obtained in Pump-1, higher than other components. The smallest exergy destruction of 0.133kW is observed in Turbine-2 at 400K temperature. As a result, this study showed us R245fa is the most suitable working fluid because of higher condensation temperature for environmental conditions.
Control techniques for oscillating wave energy converter
This study aims at achieving increase in the power capture performance of heaving type oscillating wave energy converters with the proposed control techniques. It has been shown that the power capture performance of a heaving wave energy converter depends on meeting the resonance condition with the incident wave frequency. In regular sea wave conditions, the task of setting the control parameters is a well-known task where the wave frequency is clearly defined. However, in irregular sea conditions, the wave frequency needed for control settings is not clearly defined and there does not exist a widely accepted procedure for identification of wave frequency. In the first part of the study, an investigation on how the power capture performance of a heaving wave energy converter varies with the varying the ratio of power take off unit damping to radiation damping is performed. This study has proven to have considerable benefits. In second part of the study, a control algorithm including Fuzzy Logic controller which controls the added mass is proposed. The results of the study show that the power capture performance of the heaving wave energy conversion system is increased. Also, as the last part of this study, an approach is proposed that combine renewable energy production system with the reverse osmosis desalination plant. The power captured by the wave energy conversion system is utilized to produce fresh water from the reverse osmosis-based desalination system model. The simulation results indicates that the operation of the combined system is a feasible solution to the fresh water issue and it is also much environmentally friendly.
Effect of surface treatments and stacking sequences on the mechanical properties of fiber metal laminates
In this study, the effect of surface treatments and stacking sequences on the mechanical properties of fiber metal laminates (FMLs) were investigated. Aluminum 8006 alloys and very thin stainless steel wire meshes were used as metal in FML composites. The surface treatments such as anodizing, and etching were applied on Aluminum 8006 to improve the adhesive bonding capability. Also, FML composites were manufactured with different stacking sequences to investigate the effect of the hybridization. To determine the mechanical properties of FML composites several tests were carried out such as three-point bending, lap shear, Charpy impact tests. By this means, it is aimed to study comprehensively the effect of type of metals, surface treatments, and the stacking sequence on the mechanical properties of FMLs. To figure out the effect of design parameters on experimental results, a two-way Analysis of variance (ANOVA) was applied. It has been seen that a significant improvement in flexural, shear strength and impact resistance of FML composites could be obtained by optimum hybridization.
The ground effect on the vortical flow formation and the aerodynamic characteristics of slender and double delta wings
The ground effect (GE) on the formation of the vortical flow over a slender and a double delta wing having a sweep angle of Λ=70° and 70°/40° was examined using Particle Image Velocimetry (PIV) and dye flow visualization methods in this study. Qualitatively and quantitatively measured results are shown for angles of attack, α=15° and 25° for double delta wing, and α=25° and 35° for slender delta wing in the side and cross-flow planes to reveal the details of the flow structure. The distance, h between the surfaces of the ground and the delta wing, which is normalized with the chord length of the double delta wing, c, was selected as h/c=0.1, 0.25 0.55, and the ground-free case (GFE). Also, the experiments were conducted at the chordwise location over the cross-flow plane at x/c=0.8 which was normalized with the chord length of the double delta wing, c. The Reynolds number was set as Re=2x104 for dye visualization and PIV experiments. For the experiments in the wind tunnel, the Reynolds number was taken as Re=1x105 within the various angles of attack 5°≤α≤45° and ground distances from GFE to h/c=0.55, 0.25, 0.10. The results demonstrate that the magnitudes of the vortices progressively diminish when the delta wing moves from the free-stream flow region into the boundary layer region close to the ground surface, h/c=0.1. The efficiency of the wing aerodynamics is positively affected by its closeness to the ground due to the dynamic air cushion.
Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen Ti6Al4V numunelerin kalıntı gerilme, içyapı ve mekanik özelliklerine üretim parametreleri ve ikincil işlemlerin etkilerinin incelenmesi
Seçici lazer ergitme; diğer üretim yöntemleriyle üretimi mümkün olamayan geometriye sahip parçaları dahi üretme yeteneğine sahip, yüksek dayanımlı ürünleri hızlı ve net şekle yakın üretebilen, önemi her geçen gün biraz daha artan bir prosestir. Proses, sahip olduğu avantajların yanı sıra bazı dezavantajlara da sahiptir. Üretilen ürünler, dövme malzemelerle karşılaştırıldığında genellikle daha düşük süneklik, daha yüksek porozite, yüksek kalıntı gerilme ve yüzey pürüzlülüğü verileri ile sonuçlanmaktadır. Ti6Al4V alaşımı, seçici lazer ergitme yöntemiyle parça üretiminde akademik ve endüstriyel uygulamalarda üzerinde çok çalışılan bir alaşımdır. Çalışmanın ilk bölümünde bir parametre çalışması gerçekleştirilmiştir. Sabit enerji yoğunluğunda dört farklı parametre setinde numuneler üretilerek azalan lazer gücü ve tarama hızının numunelerin mekanik, içyapı, kalıntı gerilme ve bağıl yoğunluk özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sabit enerji yoğunluğunda azalan lazer gücü ve tarama hızının kalıntı gerilme, çekme dayanımı, yüzde uzama ve bağıl yoğunluk değerlerinin azalması veya artması üzerinde doğrusal bir etki göstermediği görülmüştür. Çalışmanın ikinci bölümünde, ilk bölümde en iyi sonuçların alındığı parametre setinde numuneler üretilmiş; ardından numuneler üzerinde talaş kaldırma, tavlama, bilyalı dövme işlemleri farklı kombinasyonlarda uygulanarak ikincil işlemlerin numunelerin yüzey pürüzlülüğü, kalıntı gerilme, yorulma, eğilme, içyapı ve sertlik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Gerçekleştirilen tavlama neticesinde içyapıda α+β dönüşümü gözlenmiştir. Geleneksel ve çoklu bilyalı dövme işlemleri numunelerde 0-250 µm derinlik aralığında mikro sertlikte belirgin bir artış sağlamıştır. Geleneksel ve çoklu bilyalı dövme, numunelerde 0-150 µm derinlik aralığında kalıntı gerilme tipinin basma tipi olmasını sağlamıştır. Yorulma dayanımı açısından en iyi sonuçlar tavlandıktan sonra talaş kaldırılan numunelerde elde edilmiştir.
Yeni bir tampon ortamında Ti6Al4V alaşımlarının üzerine biriktirilen hidroksiapatit kaplamaların kırılma ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Bu tezde yeni bir tampon ortamında Ti6Al4V alaşımlarının üzerinde oluşturulan kalsiyum fosfat (CaP) esaslı Hidroksiapatit (HA) [HA:Ca10(PO4)6(OH)2] kaplamaların kırılma ve aşınma davranışlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, literatürde ilk defa insan vücudunda toksik etki göstermeyecek olan sitrik asit - sodyum sitrat tampon sistemi kullanılarak hazırlanan Yapay Beden Sıvısı (YBS) çözeltisi içerisinde CaP kaplama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada CaP kaplama işlemlerinde altlık malzemesi olarak 10 mm x 10 mm x 1.2 mm ebatlarında kare ve ASTM F 1044-99 ve F 1658-95 standartlarına uygun olarak ø19x25.4 mm, ø28x25.4 mm boyutlarında hazırlanan Ti6Al4V alaşımlı implant malzemeler kullanılmıştır.Çalışmada Ti6Al4V alaşımlı implant malzemeler önce zımparalanmış, sonra deterjanlı su ve saf su, daha sonra da aseton ile yıkanmıştır. Son olarak da ultrasonik banyoda temizlenenmalzemeler aktifleştirmek için 5M NaOH + H2 O2 karışımı içeren alkali çözeltisinde etüvde 40 °C de 24 saat bekletilmiştir. Daha sonra alkali çözelti aktarılmış ve malzemeler saf su ve asetonla yıkanarak etüvde 600C?de 24 saat kurumaya bırakılmıştır. Kuruma sonrasında tüm malzemeler alüminyum folyo ile sarılarak 6000C?de 1 saat ısıl işleme tabi tutulup, soğutularak stabilleştirilmiştir. Stabilleşmiş olan malzemeler 37 °C de pH=7,4 de YBS çözeltisi içinde ayrı ayrı 12, 18, 24, 48, 72 ve 96 saat bekleme sürelerinde çalkalama işlemine tabi tutularak biyomimetik yöntemle kaplama işlemleri gerçekleştirilmiştir. İşlem sonunda malzemeler saf su ile yıkanmış ve 60 0C de 24 saat kurutulmuştur. Ti6Al4V malzeme yüzeyine sitrik asit ? sodyum sitrat tamponu kullanılarak hazırlanan YBS çözeltisi içerisinde farklı sürelerde oluşturulan HA kaplamalar, aşınma deneyine tabi tutulmuş; sürtünme katsayıları ve aşınma miktarları belirlenmiştir. Ayrıca kaplamaların, kalınlıkları, yüzey pürüzlülük, mikrosertlik, elastise modül değerleri belirlenmiş ve kırılma toklukları hesaplanmıştır. Kaplama tabakalarının yüzeye bağlanma mukavemetlerini ölçmek için de (scratch) çizme test cihazından yararlanılmıştır. Kaplamaların mikroyapıları ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiş ve cihazdaki ETD ve BSED dedektörleri yardımı ile de kaplama yüzeylerinin elementel analizleri (EDS) belirlenmiştir. Ayrıca X-ışını kırınım cihazı (XRD) kullanılarak da kaplamaların içerdiği fazlar ve bu fazların konsantrasyonları belirlenmiştir. Çalışma sonucunda YBS?de 12, 18, 24, 48, 72 ve 96 saatlik bekletme sürelerinde oluşturulan kaplamalarda gerekli analizler yapılmıştır. Yapılan bu analizlerin sonuçlarına göre tüm metalografik incelemelerde YBS?de 12, 18, 24, 48, 72 ve 96 saatlik bekletme sürelerindeoluşturulan kaplamalarda HA oluştuğu tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen mekanik testlerden elde edilen sonuçlarda ise, farklı bekleme sürelerinde üretilen kaplamalar birbirleriyle karşılaştırıldığında; YBS? de 12 ve 18 saatlik sürelerde kaplamaların bağlanma kuvvetinin yeterli olmadığı, 24 ve 48 saatlik bekletme sürelerinde oluşturulan kaplamaların başarılı sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Kaplamaların en önemli özelliklerinden biri olan yüzeye bağlanma dirençleri incelendiğinde YBS?de 48 saatlik bekletme süresinde oluşturulan kaplamaların daha başarılı olduğu yapılan scratch test sonucunda daha yüksek çizilme mukavemeti göstermesinden anlaşılmıştır.Literatürde, ilk defa kan plazmasındaki iyon değerleri ile tam benzerlik gösteren ve laktik asit ?sodyum laktak tampon sistemi kullanılarak hazırlanan YBS reçetesi Pasinli ve arkadaşları tarafından uygulanmıştır. Bu çalışmada ise yine dünyada ilk defa uygulanan sitrik asit ? sodyum sitrat tampon sistemi kullanılarak kan plazmasındaki iyon değerleri ile benzer olan bir YBS xviçözeltisi hazırlanmıştır. Bu çözeltide yapılan HA kaplamalarda, kaplamanın yapışma mukavemetinin çok yüksek olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Biyomalzemeler, Kalsiyum Fosfat Kaplama (CaP), Apatit Kaplama, Hidroksiapatit (HA), Yapay Beden Sıvısı (YBS), Ti6Al4V, İmplant.
Investigation of process parameters in direct material deposition based open-source additive manufacturing systems
In this study, the Additive Manufacturing methods are investigated. They are considered to be revolutionary for the manufacturing industry. In this context, amongst many other research topics, it is observed that Fused Filament Fabrication and Metal Droplet Jetting systems are considered to be popular ones. The common feature of these methods is that they are based on the direct material deposition technique, which provides significant advantages in terms of manufacturing parts with complex geometry. However, both of the methods are fairly new and there are still some technical issues that are currently a research topic. To achieve the objectives of the presented study, firstly, a Fused Filament Fabrication device based on open-source concept is developed. The process parameters that affects the part strength are determined and optimized using the open-source device. During the optimizations, along with others, the issue of material consumption is also considered. The objective of this study is to achive controlled process parameters and steps to increase the part strength using the same amount of material. In the second stage; Owing to the open-source concept system developed, the same device is extensively modified to make it suitable for the Metal Droplet Jetting system related research. The production process is performed by controlled deposition of metal droplets. In order to give droplet form to the molten metal, a unique Metal Droplet Jetting mechanism including a mechanical actuation system is designed and manufactured. To achieve a deposition model with the desired morphology, the droplet ejection and deposition stages are first subdivided into groups, then each is examined in details. In this way, the droplets are not only produced homogeneously, but the need for pneumatic gas support, which makes it difficult to control and increases the processing cost, is eliminated. As a result of experimental studies supported by theoretical calculations, a low-cost and practical metal material deposition method that can be used effectively, especially in the electronics industry, is presented.
Numerical investigation of using nanofluid coolant in PVT system
In this thesis, a numerical study of a photovoltaic thermal (PVT) system with nanofluid was conducted due to its increasing popularity as clean energy in recent years. The analyzed PVT collector consists of glass, top transparent ethylene vinyl acetate (EVA) layer, monocrystalline silicon solar cell, bottom transparent EVA layer, tedlar polyvinyl fluoride (tedlar) layer, thermal paste, copper absorber plate and copper tubes. The PVT collector was designed in 3D in order to investigate the effect of nanofluid use in the PVT system. Finite element method was used for numerical analysis. Studies in the literature were considered for the selection of the dimensions of the PV panel and the materials of the layers that consist of the PV panel. The layers that forms the photovoltaic panel were examined in detail in the analysis. Hexagonal Boron Nitride (hBN) material, which was not used as a part of the coolants in PVT systems before was used in this numerical study. First of all, the results obtained by the numerical analysis for hBN/water nanofluid and water were compared. Then, analyzes were performed for determining the effect of different hBN concentrations, flow rate and hBN nanoparticle diameter on the performance of the PVT system. Fluid outlet temperature, cell temperature, thermal, electrical and overall efficiency were determined for the PVT collector. The results show that the hBN/water nanofluid improves the performance of the PVT system.
TiN/TiAlN kaplanmış sverker 21 ile nitrasyon yapılmış ve TiN/TiAlN kaplanmış toolox 44 malzemelerin aşınma performanslarının karşılaştırılması
Bu tez kapsamında; PVD yöntemiyle TiN/TiAlN kaplanmış Sverker 21 ile nitrasyon işlemi yapılmış ve PVD yöntemiyle TiAlN kaplanmış Toolox 44 malzemelerinin aşınma performansları ball - on - disk test cihazında kuru sürtünme çalışma şartlarında incelenmiştir. Toolox 44 malzeme numuneler için gaz nitrürasyon işlemi, 350 o C sıcaklıkta 30 dakika azot gazı ile beraber ısıtma sonrasında yapılan vakumun ardından 570 o C sıcaklıkta 240 dakika azot, amonyak ve karbondioksit bulunan ortamda tutulduktan sonra fırının azot ile soğutulması ile sonlanmaktadır. Sverker 21 malzeme numuneler ısıl işlem operasyonunda, 1030 o C ye ısıtılıp, 35dakika östenitleme sıcaklığında bekletildikten sonra, 4 bar azot verilerek hızlı soğutma işlemine tabi tutulmuştur. Sverker 21 malzeme numunelere su verme aşamasından sonra iki kere menevişleme yapılmıştır. Birinci menevişleme 510 o C de 3 saat bekleme ile ikinci menevişleme 550 o C 3 saat bekleme ile yapılmıştır. Birinci menevişleme çıkış sertliği 61 HRC, ikinci menevişleme çıkış sertliği 57 HRC olarak ölçülmüştür. Kaplama işlemi katodik ark metoduyla, TiAlN kaplama için 300 A katot akımı, - 50 V bias voltajı değerinde, TiN/TiAlN kaplama için, 300 A katot akımı, - 75 V bias voltajı değeri ile işlem görmesi sonrasında fırın içinde gezdirilen ve soğuk şu taşıyan borular yardımıyla soğutma işlemi yapılmıştır. Normal yük değişken parametre olarak kullanılmıştır. Numunelerdeki aşınma miktarları yüzey pürüzlülük ölçüm cihazı kullanılarak tespit edilmiştir. Normal yük - aşınma miktarı ve normal yük ? sürtünme katsayısı grafikleri çizdirilmiştir. Aşındırma elemanı olarak 6 mm çapında seramik bilye kullanılmıştır. Anahtar Sözcükler : PVD, Nitrürasyon, Aşınma, Ball ? on - Disc
Yeni bir perturbasyon-iterasyon metodu ve mühendislik problemlerine uygulamaları
Bu çalışmada, lineer veya lineer olmayan diferansiyel denklemler için yeni bir perturbasyon-iterasyon metodu geliştirilmiştir. Önerilen metot, klasik perturbasyon serisi olan yaya açılımı ve Taylor serisi yaklaşımı kullanılarak türetilmiştir. Perturbasyon serisinin ve Taylor serisinin terim sayısından yola çıkılarak perturbasyon-iterasyon metodu kendi içerisinde sınıflandırılmıştır. İkinci ve üçüncü bölümde ortaya atılan fikirler sırasıyla birinci mertebe ve ikinci mertebe diferansiyel denklemler için matematiksel olarak türetilmiştir. Daha sonra ise geliştirilen çözüm algoritmaları araştırmacılar tarafından metodların güvenilirliğini tartışmak için sıklıkla kullanılan problemlere uygulanmıştır. Problemlerin yeni önerilen metoddan elde edilen sonuçları, tam çözümler, sayısal çözümler veya varsa problemlerin literatürde olan diğer metodlarla yapılan çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Dördüncü bölümde ise, önerilen perturbasyon-iterasyon metodu birinci mertebe diferansiyel denklem sistemleri için genelleştirilmiştir. Uygulama olarak ele alınan problemler sayısal veya analitik sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.
Lineer olmayan sistemler için geçerli çözümler verebilecek yeni bir perturbasyon tekniğinin geliştirilmesi
Perturbasyon yöntemleri fiziksel problemlerin yaklaşık analitik çözümlerini bulmakta kullanılmaktadır. Perturbasyon yöntemlerinde çözüm, fiziksel küçük bir parametrenin seri açılımı şeklinde ifade edilir. ''Doğrudan Açılım'' olarak adlandırılan temel Perturbasyon tekniği birçok hesaplamada yeterli olamamakta ve zaman içerisinde artan çözümler vermektedir. Lindstedt-Poincare Tekniği, Renormalizasyon yöntemi, Çok Zaman Ölçekli yöntem, Ortalama yöntemi ve Asimptotik Açılımların Uyumu yöntemi adları ile anılan çeşitli perturbasyon yöntemleri doğrudan açılımda karşılaşılan sorunları çözmek için zaman içerisinde geliştirilmiştir. Bu metotlardaki fikirler geliştirilerek ihtiyaca uygun bir dönüşüm ortaya koyulmuştur. Bu zaman dönüşümü diferansiyel denklemlerde zaman parametresini hızlandırarak veya yavaşlatarak zaman parametresinin kontrolünü sağlamaktadır yada bu dönüşümü problem tipine göre belirlenmektedir. Çalışmada uygulama olarak Duffing, Van der Pol, sınır değer problemi ele alınmıştır. Sunulan zaman dönüşümünün avantajı lineer olamayan diferansiyel denklemlerde yeni bir bakış açısı, istenen parametrenin kontrolünde ve problemin çözümünde basitlik sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: Nonlineer sistemler, Duffing Denklemi, Van der Pol Denklemi, Sınır değer problemleri , Perturbasyon yöntemleri, Lindstedt Poincare tekniği, Çok Zaman Ölçekli yöntem, Zaman dönüşümü
Nanoakışkanlı düzlemsel güneş kollektörlerinde ısı transferinin sayısal analizi
Akışkan olarak su bazlı nanoakışkanların kullanıldığı tipik bir düzlemsel güneş kollektöründe ısı transferinin sayısal analizi yapılmıştır. % 1 ve % 5 hacimsel oranlarında Al2O3 ile Cu nanopartiküllerini içeren su bazlı nanoakışkanların ısı transferi üzerine etkileri incelenmiştir. Farklı ısı akıları, farklı Reynolds sayıları ve farklı kollektör açıları için analizler yapılmıştır. Düzlemsel güneş kollektörünün geometrisi basitleştirilmiştir ve akışkan taşıyan bir boru ile bir yutucu plakanın simetrisi matematiksel olarak modellenmiştir. Matematiksel modelimiz geçmişte yapılan benzer çalışmalar ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Uygun ağ yapısını belirleyebilmek için ağ analizi yapılmıştır. Sayısal çözümler FLUENT programı aracılığıyla sonlu hacimler metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizlerde akışkan ile çevresi arasındaki ısı transferi iki farklı taşınım durumu için incelenmiştir. Bunlardan birisi karışık taşınım diğeri de zorlanmış taşınımdır. Karışık taşınım da zorlanmış taşınım ve doğal taşınım etkileri birlikte görülmektedir. Nanoakışkanlar su ile karşılaştırıldığında ısı transferinde yaklaşık % 1 ile % 8 arasında değişen artışlar görülmüştür. Doğal taşınımın etkilerini görebilmek için karışık taşınım ile zorlanmış taşınım sonuçları karşılaştırılmıştır. Doğal taşınım etkilerinin ihmal edilemeyecek kadar önemli olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Düzlemsel Güneş Kollektörü, Nanoakışkan, Sonlu Hacimler Metodu, Karışık Taşınım, Zorlanmış Taşınım, Doğal Taşınım Etkileri
Akışkan taşıyan mikro kiriş titreşimleri
Bu çalışmada akışkan taşıyan mikro kiriş ele alınmıştır. Sistemin mikro boyutlarda olmasının etkilerini görebilmek için, klasik sürekli ortam teorisinden farklı olarak ?Modified Couple Stress Theory? (MCST) kullanılarak mikro yapı etkileri de sisteme katılmıştır. Hamilton prensibi kullanılarak akışkan taşıyan mikro kiriş için nonlineer hareket denklemleri elde edilmiştir. Mikro kirişin elektriksel alan kuvveti etkisinde kaldığı ve elastik bir zemin üzerinde olduğu kabul edilmiştir. Titreşim esnasına uzamalardan kaynaklanan terimler, elastik zemin, sönüm ve elektriksel alan kuvveti denkleme ilave nonlineer özellik kazandımıştır. Elde edilen hareket denklemleri boyutsuzlaştırılarak incelenen matematiksel model malzemenin cinsi ve geometrik yapısından bağımsız hale getirilmiştir. Akışkan hızının sabit bir hız etrafında harmonik olarak değiştiği ve elektriksel alan kuvvetinin de zamanla harmonik olarak değiştiği kabul edilmiştir. Bir perturbasyon metodu olan ?Çok Ölçekli Metot? kullanılarak sistemin yaklaşık çözümleri elde edilmiştir. Mikro yapının, uzamalardan kaynaklanan nonlineer terimlerin, lineer ve nonlineer yay sabitlerinin, kirişin doluluk oranının, akışkan hızının, elektriksel alan kuvvetinin doğal frekansa ve çözümlere olan etkileri araştırılmıştır. Akışkan taşıyan mikro kiriş için akışkan hızı değişim frekansının doğal frekansın iki katına yakın olduğu temel parametrik rezonans durumu, elektriksel alan kuvveti değişim frekansının doğal frekansa yakın olduğu baskın rezonans durumu ve bu iki kritik durumun birden incelendiği özel rezonans durumu incelenmiş ve çözümler için kararlılık analizi yapılmıştır. Kullanılan MCST yöntemi klasik kiriş teorisi ile karşılaştırılmış ve mikro boyuttaki kirişlerde klasik kirişlerden farklı olarak ele almamız gereken etkilerin varlığı gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Akışkan taşıyan mikro kiriş, perturbasyon analizi, nonlineer titreşim, kararlılık analizi
Toz metal parçaların indüksiyonla sinterleme prosesinin deneysel ve teorik olarak modellenmesi
Bu tez çalışmasında, demir esaslı toz metal parçaların indüksiyonla sinterleme işlemi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında %3 Cu, % 0,5 Grafit ve yağlayıcı olarak %0,8 Kenolube içeren Högenas ASC 100.29 demir tozu kullanılmıştır. Ön ısıtma, sinterleme süresi, konveyör bant hızı ve kademeli soğumanın, indüksiyonla sinterlemeye etkileri ve bu sinterleme parametrelerinin numunelerin mekanik özelliklerine etkileri deneysel ve nümerik olarak araştırılmıştır. Toz metal malzemelerin iç yapılarındaki gözenekliliğe bağlı mikro-mekanik özelliklerinin deneysel olarak saptanması oldukça güçtür. Bu özellikleri araştırmak amacıyla numunelerin SEM BEC modundaki iç yapı fotoğrafları görüntü işleme yöntemi kullanılarak gerçek mikro yapı görüntülerinin nümerik analizleri yapılmıştır. Toz metallerin sinterleme parametrelerinin değişimi mikro yapıyı ve dolayısıyla mekanik ve mikro mekanik özelliklerini oldukça etkilediği görülmüştür. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, endüstriyel toz metal parçalarda, indüksiyonla sinterlemede kontrollü iç yapı oluşumu sağlanarak üstün mekanik ve fiziksel özelliklerin elde edilebileceği görülmüştür. İndüksiyonla sinterlemede malzemeler üzerindeki ısı kontrolü oldukça güçtür. Çalışmada, indüksiyonla ayarlanabilir düşük-orta (2,5-5 kHz) frekansta ön ısıtma işlemi denenmiştir. Bununla birlikte, indüksiyonla ısıtma işlemi nümerik olarak modellenerek numuneler içerisinde oluşan ısı dağılım grafikleri çıkarılarak, deneysel verilerle aktarılmış en doğru sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. İndüksiyonla sinterlenen numunelere; 10 Amper akım değerinde, düşük frekansta (2,5 kHz), 600 °C derecede, 5 Kw gücünde ön ısıtma ve 17.5 Amper akım değerinde orta frekansta (45 kHz) 1120 °C derecede, 12 Kw gücünde, Argon gazı atmosferinde sinterleme işlemi uygulanarak numuneler üzerindeki ısıl şok engellenmiş ve üstün fiziksel ve mekanik özellikler sağlanmıştır. İndüksiyonla sinterlemede geliştirilen PLC kontrollü konveyör bant ile optimum ısınma şartları gerçekleştirilmiştir. Hızı kontrol edilebilen konveyör bant ile seri üretime uygun bir sistem tasarlanmıştır. indüksiyonla sinterleme ile 10x10x55 mm boyutlarındaki numuneye göre en uygun sinterleme konveyör hızı saptanmıştır. Deneysel ve nümerik sonuçlara göre en uygun sinterleme parametreleri elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Toz Metalurjisi, İndüksiyon ile Sinterleme, Görüntü İşleme Analizi
Nanoakışkanlarda ısı ve kütle transferi analizi
Bu çalışmada laminer akım şartlarındaki nanoakışkanların zorlanmış taşınımla ısı transferi tek fazlı ve iki fazlı yaklaşımlar kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. İki farklı tek fazlı yaklaşım (homojen model I ve homojen model II) ve üç farklı iki fazlı yaklaşım (ayrık faz, karışım ve Euler) için kurucu denklemler elde edilmiştir. Bu denklemlerin sayısal çözümü sonlu hacimler metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları literatürdeki deneysel çalışmalar ile karşılaştırılmış ve nanoakışkanlar için en uygun model olarak Euler modeli seçilmiştir. Seçilen model yardımıyla nanoakışkanların karışık taşınım analizi gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte nanopartikülün hacimsel fraksiyonunun, Reynolds sayısının ve Grashof sayısının hız ve ısıl alanlar üzerindeki etkileri grafikler ve tablolar halinde verilmiş ve yorumlanmıştır. Anahtar Kelimeler: nanoakışkan, homojen model, ayrık faz modeli, karışım modeli, Euler modeli, zorlanmış taşınım, karışık taşınım, sonlu hacimler metodu.
Kaynakla birleştirilmiş alüminyum alaşımı sacların mekanik ve mikroyapı özelliklerinin incelenmesi
Kaynak teknolojileri pek çok sektör için vazgeçilmez ve çoğu durumda alternatifi olmayan bir imalat yöntemidir. Metallerin birleştirme teknikleri insanlık tarihinde çok eski dönemlere dayanmakla birlikte gelişimi günümüzde de devam etmektedir. Soğuk Metal Transferi (Cold Metal Transfer-CMT) prosesi, kontrollü darbeli kaynak akımı ve gerilimine dayanmaktadır. Temelde bilinen MIG / MAG işleminin bir türevidir. Bu çalışmada farklı CMT kaynağı parametrelerinde, 1050 alüminyum sac-1050 alüminyum sac ve 1050 alüminyum sac-1314 galvanizli çelik sac olmak üzere iki farklı malzeme çifti bir araya getirilmiştir. Elde edilen numuneler mekanik ve metalografik açıdan incelenmiş ve sonuçları irdelenmiştir. CMT kaynağı ile geleneksel kaynak yöntemlerinde yaşanan alüminyumun saclarının birleştirilmelerindeki zorluklar meydana gelmemekte, kaynak dikişlerinin cürufsuz ve son yüzey hazırlığı gerektirmediği göze çarpmaktadır.
Şeffaf plastik mix lavabo bataryası tasarımı ve analizi
Projede şeffaf, plastik, temizlenebilir, hijyenik, az maliyetli ve çevre dostu bir lavabo bataryasının yapımını anlatmaktadır. Öncelikle, termoplastik malzemeler hakkında bilgiler verilecek ve armatürler anlatılacaktır. Bunun ardından Dizayn girdileri ve tasarım Nx Uni graphics 7.5 programı ile oluşturulacaktır. Sonra ortaya çıkan model üzerinde plastik enjeksiyon kalıpçılığına uygun olarak kullanılabilecek 4 tip şeffaf plastik malzeme belirlenmiştir. Ardından her bir malzeme için Ansysy workbench 14.5 programında mekanik ve akış analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak, şeffaf plastik mix batarya için optimum malzeme, fiyat ve mukavemet açısında seçim yapılmıştır. Buna göre Polikarbonat malzeme ile yapılması, mukavemet açısından, plastik salınımı açısından ve standartlara uygunluk açısından daha uygun olduğu görülmüştür.
Değişken yükler altında çalışan şanzıman grup millerinin hasar analizi
Bu çalışmada ağır yük kamyonlarına ait bir şanzıman grup milinin hasar analizi yapılmıştır. Hasara uğramış şanzıman grup milinin kırılma yüzeyi karakteristikleri malzemenin hasar tipi hakkında bilgi verebilmektedir. Hasara uğramış mil üzerinde yapılan incelemeler sonucu hasar analizi algoritması oluşturulmuştur. Değişken yükler altında yorulmaya bağlı gevrek kırılma tespiti yapılarak eşdeğer gerilme, eşdeğer yorulma gerilmesi ve kırılma analizleri gerçekleştirilmiştir. Hasarın çekirdeklendiği emniyetsiz kritik noktanın mil üzerinde bulunan yağlama deliklerinin olduğu sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiştir. Şanzıman grup mili üzerinde metalürjik - tasarımsal iyileştirmeler gerçekleştirilerek yorulmaya karşı daha mukavim bir yapı elde edilmiştir.
İkili seramik malzemelerin birlikte presleme-sinterleme, mikroyapı ve mekanik özelliklerinin karakterizasyonu
Bu çalışmada, alümina (Al2O3), magnezyum alüminat spinel (MgAl2O4) tozları tek eksenli kuru presleme yöntemiyle birlikte preslenmiş ve bu malzemelerin peletleri üretilmiştir. Üretilen ikili malzemelerin peletlerinin yanında alümina ve spinel tozları tek başlarına preslenerek bu malzemelerin de peletleri üretilmiştir. Üretilen bu malzemeler 1600 ºC'de 4 saat süreyle ya da 1600 ºC'de hiç beklemeden sinterlenmiş ve yoğun yapılı malzemeler üretilmeye çalışılmıştır. Üretilen bu ikili malzemelerin çeşitli mikrokarakterizasyon testleri yapılmıştır. İkili malzemelerin alümina, spinel ve ara yüzeyleri nanoindentasyon tekniği ile 300, 400, 425 ve 450 mN iz yükünde elastisite modülü ve indentasyon sertliği ölçülmüştür. İkili malzemelerin her bölgesi için maksimum ve minimum batma derinliği ve esnek toparlanma oranları ölçülmüş ve elde edilen sonuçlar literatürle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. İkili malzemelerin alümina ve spinel kısımlarının iz çatlağı yöntemi ile kırılma tokluğu değerleri ölçülmüştür ve çıkan sonuçlar teorik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Üretilen tekli malzemelerin göreceli yoğunlukları ölçülmüş ve sonuçlar kendi aralarında kıyaslanmıştır. Tekli malzemelerin Vickers sertlikleri ölçülmüş ve çıkan sonuçlar kendi aralarında mukayese edilmiştir. Üretilen tekli ve ikili malzemelerin sinterleme sonrası mikroyapıları optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Taramalı elektron mikroskobundan alınan görüntülerden alümina ve spinel tekli malzemelerinin tane boyutları ölçülmüş ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Beraber sinterlemeyle alümina ve spinel arasında oluşan ara yüzey incelenmiş ve taramalı elektron mikroskobuyla oluşan ara yüzeyin kalınlığı ölçülmüştür. Alümina-spinel ikili malzemesinin ara yüzeyinde oluşan tabakanın kalınlığı malzeme çeşidine ve sinterleme süresine bağlı olarak karşılaştırılmıştır.
Demir esaslı toz metal parçalarının yüksek frekanslı indüksiyon cihazı ile kaynağının yapılması
Sıcak soğuk presleme, döküm ve talaşlı imalat yöntemlerine alternatif olarak geliştirilen toz metalürjisi işlemi, günümüzde birçok alanda çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Dişli çark, burç, otomotiv, uzay ve uçak sanayisi genel kullanım alanlarına girmektedir. Toz metal parçaların sinterleme işlemi sürekli atmosfer kontrollü fırınlar içerisinde yapılır. Özel parçaların imalatında klasik sinterleme yöntemlerine alternatif olarak, mikrodalga, indüksiyon, lazer, spark plazma gibi hızlı ve yeni sinterleme yöntemleri kullanılmaktadır. Metal veya termoplastik malzemeleri birbiri ile birleştirmek için genellikle kaynak yöntemi kullanılmaktadır. Genellikle çalışma parçalarının kaynak yapılacak kısmı eritilir ve bu kısma dolgu malzemesi eklenir, daha sonra ek yeri soğutularak sertleşmesi sağlanmakta, bazı hallerde ısı ile birleştirme işlemi basınç altında yapılır. Kaynak yöntemleri, elektrik ark, gaz altı, oksi-asetilen, elektrik direnç, enerji ışın, katı hal kaynakları gibi farklı ana başlıklar altında toplanmaktadır. Son zamanlarda kullanım alanı hızla genişleyen kaynak türü olarak indüksiyon kaynağını incelediğimizde, genel olarak 450 kHz'lik yüksek indüksiyon jeneratörü kullanımı ile bu kaynak gerçekleşmektedir. Yüksek frekanslı indüksiyon sistemi, saç parçaların ısıtılıp birleştirilmesi sayesinde dikişsiz boru üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Günümüzde, toz metal parçaların kaynak yapılması sağlanmaktadır. Fakat indüksiyon ile toz metal parçaların kaynak yapılması konusunda literatürde ciddi bir açık bulunmaktadır. Yapılan çalışmada genel olarak 450KHz'lik yüksek frekans ile yapılan indüksiyon kaynağına alternatif olarak ultra yüksek frekanslı (900kHz) indüksiyon sistemi ile demir esaslı toz metal (TM) parçaların kaynak işlemi gerçekleştirilmiştir. Kaynak yapılan TM numunelerin, mekanik testleri, yoğunlukları incelenmiş. Elde edilen kaynak bölgesinin mikro yapı ve SEM görüntüleri çekilmiştir. Elde edilen numunelerin incelenmesi sonucunda, çok temiz bir kaynak yüzeyinin yanı sıra yüksek mekanik özelliklere sahip bir kaynak elde edilmiştir.
Alüminyum alaşımlarının artışlı şekillendirilebilirliğinin incelenmesi
Ürün ve tüketim hacmi geniş olan sac metal şekillendirme sektörü, ürün başına maliyeti düşürmesi sebebiyle geleneksel sac metal şekillendirme yöntemlerini kullanmaktadır. Ancak sac metal sektöründeki giderek artan ve farklılık gösteren az sayıdaki talepleri daha ekonomik bir şekilde karşılayabilmek için artışlı şekillendirme yöntemi son yıllarda ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada artışlı şekillendirme yönteminin alüminyum alaşımlarıyla olan ilişkisi incelenmiştir. Malzeme olarak AA 2024 alüminyum levhalar tercih edilmiştir. 1 mm kalınlığındaki bu levhalar tedarik şekli olan T3 temper hali ve çökelme sertleştirmesi işlemi uygulanmış hali olmak üzere iki farklı şekilde artışlı şekillendirme yöntemi deneyinde kullanılmıştır. Artışlı şekillendirme yönteminde seçilen sabit parametreler devir olarak 500 d/dk, takımın çapı olarak 10 mm ve yatay ilerleme olarak 1000 mm/dk'dır. Artışlı şekillendirme yönteminde değişken parametreler ise takım yolları, dikey ilerlemeler ve yağlama çeşitleridir. Tüm bu parametreler alüminyum malzemelerimizin fabrikasyon hali olan T3 temper haline ve ısıl işlem görmüş haline uygulanmış ve optimum parametre değerleri elde edilerek, her bir parametre için dörder adet olmak üzere deneyler yapılmıştır. Deneylerde kullanılan numunelerin fabrikasyon ve ısıl işlemli halinin seçilmesindeki amaç; farklı sertlik değerlerindeki alüminyum levhaların artışlı şekillendirilebilme yeteneğini inceleyebilmektir. Artışlı şekillendirme deneyinin optimum parametre değerlerini belirlemeye ise yapılan literatür araştırmaları da göz önünde bulundurularak takım çapı 10 mm ve yatay ilerleme 1000 mm/dk sabit alınarak başlandı. 0.2 ve 0.5 mm/tur değerleri artışlı şekillendirmede dikey ilerleme parametresinin etkilerini incelemek üzere seçildi. Bir diğer parametre olan takım yolu ise iki farklı şekilde seçildi. Son olarak yağlama faktörünün artışlı şekillendirme yöntemine etkilerinin de incelenmesi için CNC freze tezgahının soğutma sıvısı olan bor yağı ve sıvama yağı kullanıldı. Yapılan çalışma sonucunda 3B lazer tarama verileri göz önüne alınarak 1. takım yolu, 0,5 mm dikey ilerleme, sıvama yağı parametrelerinin ve ısıl işlem görmüş numunelerin artışlı şekillendirme yönteminde diğer parametrelere göre daha elverişli olduğu görülmüştür.
Soğuk dövme ile üretimde simülasyon uygulamaları
En eski üretim yöntemlerinden biri olan dövme, günümüzde de endüstride sıklıkla tercih edilen bir metal şekillendirme işlemidir. Dövme işleminde, iş parçası iki kalıp veya takım arasında basma kuvvetlerine maruz kalarak şekil değiştirir. Sıcak dövme işleminde, birçok metal parça geniş yelpazede üretilebilir ve karmaşık geometriler şeklinde işlenebilir. Ilık dövmede ise "soğuk dövmedeki hassaslık ve malzeme kullanımı ile sıcak dövmedeki malzeme işlenebilme aralığı ve geometrik şekilleri" gibi avantajlar bir araya gelmektedir. Soğuk dövme işleminde, oda sıcaklığında süneklik gösteren metaller, bir ön ısıtma veya ara ısıtmaya maruz kalmadan kolayca şekillendirilebilmektedir. Ayrıca soğuk dövme işleminde yüksek yüzey kalitesi elde edilmekte ve tolerans olarak hassas dövme yapılabilmektedir. Üretim sırasındaki malzeme kullanımı diğer dövme işlemlerinden daha fazla olmakta ve bu da soğuk dövmeyi seri üretimler için çok avantajlı kılmaktadır. Bu çalışmada, bir dövme fabrikası tarafından soğuk dövme yöntemi ile 16MnCr5 malzemesinden üretilen rot parçası, sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyon yapan bir yazılım kullanılarak gerçekte üretildiği koşullara uygun olarak simülasyon ortamında tekrardan üretilmiştir. Daha sonra bu üretim koşullarından yola çıkılarak; "soğuk dövmenin yapıldığı presin hızı, parça ile kalıpların arasındaki sürtünme katsayısı, parçada kullanılan malzeme ve parçanın üretildiği ortamın sıcaklık değerleri" gibi üretim parametreleri değiştirilerek farklı üretim koşulları ile yeni soğuk dövme simülasyonları yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucunda, yapılan simülasyonlardan elde edilen sonuçlar incelenmiş ve bu sonuçlarda, üretim parametrelerindeki değişimlerin, straine, gerilmeye, üretim sırasında iş parçasında oluşan sıcaklığa, malzeme akış hızına ve pres basma kuvvetine olan etkileri görülüp değerlendirilmiştir.
Akışkan taşıyan çok mesnetli kirişin nonlineer titreşimleri
Bu çalışmada çok mesnetli akışkan taşıyan kiriş ele alınmıştır. Kirişin uçlarda zemine ankastre mesnetlerle bağlandığı, orta kısımda ise zeminin yumuşamasından, gevşemesinden veya esnemesinden dolayı titreşim esnasında genlikler oluşmaktadır. Çalışmada bu durum konsantre kütle-yay ile modellenmiştir. Akışkan hızının ortalama bir hız etrafında harmonik olarak değiştiği kabul edilmiştir. Kiriş uzamalarından kaynaklanan nonlineer etkiler de dikkate alınarak hareket denklemleri ve sınır şartları Hamilton prensibi kullanılarak elde edilmiştir. Elde edilen hareket denklemleri boyutsuzlaştırılarak malzeme ve geometrik yapıya olan bağımlılık ortadan kaldırılmıştır. Perturbasyon metotlarından biri olan çok zaman ölçekli metot kullanılarak yaklaşık çözümler bulunmuştur. Orta bölümde yer alan mesnedin değişik konumları, değişik yay katsayısı, değişik kütle miktarı, değişik kiriş katsayısı, değişik doluluk oranları ve akışkan hız değerleri için tabii frekanslar tam olarak hesaplanmıştır. . Aynı zamanda akışkan hızı değişim frekansının sıfır ve tabii frekansın iki katından uzak olduğu, akışkan hızı değişim frekansının sıfıra yakın olduğu ve akışkan hızı değişim frekansının tabii frekansın iki katına yakın olduğu durumlar ayrı ayrı incelenmiştir.
Yüksek frekanslı indüksiyon jeneratörü ile toz metal parçaların sinterlenmesi
Bu çalışmada, saf ve bor karbür takviyeli alüminyum tozlarının 1,12 kW güç ile, saf ve bor karbür takviyeli alümina tozlarının 1,96 kW güç ile 900 kHz'lik indüksiyon jeneratörü kullanılarak sinterlenmesi incelenmiştir. Alüminyum ve alüminyum esaslı toz metaller açık atmosferde 3 MPa basınç altında tek eksenli soğuk olarak preslenerek, alüminyum oksit ve alüminyum oksit esaslı toz malzemeler 3 MPa basınç altında, grafit kalıp içerisinde ve açık atmosferde tek eksenli sıcak preslenerek şekillendirilmiştir. Elde edilen alüminyum matrisli numuneler, ultra yüksek frekanslı indüksiyon sistemi ile 6000C ve 6300C sıcaklıklarında ve 30 saniye bekleme sürelerinde, alüminyum oksit matrisli numuneler 16000C sıcaklıkta 20 dakika bekleme süresinde sinterlenmiştir. Elde edilen saf ve bor karbür takviyeli alüminyum ve alüminyum oksit parçaların mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucu toz metal (TM) parçaların başarılı şekilde indüksiyon ile sinterlendiği görülmüştür. Mekanik özellikler, mikroyapı özellikleri sertlik ve yoğunluk değerleri incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Alümina, alüminyum, alüminyum oksit, bor karbür, toz metalürjisi, ultra yüksek frekanslı indüksiyon ile sinterleme.
Uçak gövde ve kanatlarında oluşan hasarların tahribatsız muayene yöntemleriyle tespiti
Uçak kaportaları zaman içerisinde doğa ve insan kaynaklı etkenlerden etkilenerek hasar görebilirler ve bu durum ciddi emniyet sorunlarına yol açar. Tahribatsız muayene yöntemleri ile bu hasarların oluşturmuş olabileceği süreksizlikler daha başlangıç dönemlerinde saptanarak, gerekli onarım çalışmalarının yapılmasına imkan sağlanmış olur. Bu tezin hazırlanmasındaki başlıca faktör, tahribatsız muayene yöntemlerinin havacılık sektöründeki önemi ve vazgeçilmez yeridir. Bu çalışmada, öncelikle uçak yapısal parçaları ve kullanılan malzemeler genel olarak tanıtılmış ve ardından tahribatsız muayene yöntemleri kısmına geçilmiştir. İlgili bölümde değinilen bu kontrol yöntemlerinden biri girdap akımları yöntemidir. Uçak kaporta parçalarının kontrollerde yoğun olarak girdap akımları yöntemi kullanılır. Bir sonraki bölümde alüminyum uçak kaportalarının kontrolünde sıklıkla kullanılan girdap akımları yöntemi incelenmiştir. Çalışmanın en son kısmında ise, konuyla ilgili yapılan uygulama çalışmaları yer almaktadır.
R744/R134A kaskad soğutma sisteminin enerji ve ekserji analizi
Dünyada var olan enerji kaynaklarının sınırlı olduğu ve giderek azaldığı gerçeği her geçen gün daha çok gündeme gelmekte, mevcut enerjiyi daha etkili kullanabilme, kullanılan enerjiden daha yüksek verim elde edilebilmesi için sistemler sürekli olarak iyileştirilmeye çalışılmaktadır. Bu olgunun yanında, bir diğer önemli konu olarak, giderek artan çevre bilinci ve sistemlerde kullanılan çevre dostu, doğaya zarar vermeyen ürünlerin kullanımı karşımıza çıkmaktadır. Çevresel yaptırımların ve enerji ekonomisinin öneminin arttığı bu dönemde, soğutma sistemlerinde, alternatif soğutkanlara yönelim bir zorunluluk haline gelmiştir. R744 akışkanı hem çevreye zarar vermeyen doğal bir ürün olması hem de termofiziksel özelliklerinin iyi olması sebebiyle, kurulan bir kaskad soğutma uygulamasında soğutucu akışkan olarak seçilmiş, üst çevrim olarak da diğerlerine nazaran daha çevreci olmasından dolayı R134A sistemi uygulanmıştır. Bu çalışmada, ilk aşamada R744 akışkanının çevresel ve termofiziksel özellikleri incelenmiş olup, daha sonra kaskad sistemli, ticari bir uygulamanın pratik incelemesi anlatılmış, incelenen sistemin dizaynı, kullanılan ana ekipmanlar ve sistemin termodinamik performansı açıklanmıştır. Sistem üzerinde belli noktalardan ölçümler alınmış ve bu ölçüm değerleri kullanılarak, I. Yasa ve II. Yasa analizleri yapılmıştır. Sistemdeki enerji dengesi, çevrimdeki her bir ana elemanının tersinmezlik neticesinde oluşan kaybı ve sistem üzerindeki kayıp oranları gösterilmiş, üzerinde durulması, iyileştirilmesi gereken ekipmanlar tespit edilmiştir. Burada genel kaskad sistem COP değeri 1,14 olarak bulunurken, soğutma sistemlerinin kalbi olan kompresörde R744 akışkanlı kompresörün daha verimli olduğu görülmüştür. Kayıpları incelediğimizde, her iki sistem için en düşük kaybın genleşme valfinde, evaporatör ve kondenserlerin de en yüksek kayıp noktası oldukları tespit edilmiştir. Ayrıca bu çalışmayla, R744/R134A sistemli bir derin muhafaza uygulamasından elde edilen pratik deneyimler tartışılmış ve bu deneyimler sonucunda iyileştirmeye yönelik bir takım önerilerde bulunulmuştur.
Yaprak yaylarda sonlu elemanlar yöntemi ile yorulma analizi
Bu çalışmada yeni yaprak yay tasarımları için mümkün olan en az sayıda prototipin üretilmesini ve seri üretime en kısa sürede geçilebilmesini sağlayacak bir yöntem geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yorulma ömrünü belirlemeden önce parabolik yaprak yay tasarımına ve yorulma ömrüne etki eden faktörler incelenmiştir. Tek katlı bir parabolik yaprak yay için sonlu elemanlar modeli üzerinde gerilme ve yorulma analizleri Ansys Workbench 14.5 ve Ansys nCode Design Life 14.5 programları ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen SE analizi sonuçları, deneysel değerler ile karşılaştırılmış ve maksimum %9.08'lik fark ile doğrulanmıştır. Yapılan yorulma ömrü belirleme çalışması, ağır ve hafif ticari araçlarda kullanılan yaprak yayların tasarımlarında, prototip üretimi sonrasında, parça üzerinde uzun süren denemeler yapmaya gerek kalmaksızın, yorulma ömrünün SE analizleri ile belirlenmesinin mümkün olduğunu göstermiştir. Bu çalışma Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı tarafından 0369.STZ.2013-2 kodlu Santez projesi kapsamında desteklenmiştir.
Doğal fiber takviyeli kompozitlerin üretimi, mekanik ve termal özelliklerinin tespiti
Yeşil kompozitler, doğal fiberlerin takviye elemanı ve biolojik bazlı polimerlerin matris olarak kullanıldığı bio-kompozitlerin özel bir türüdür. Biyo-bazlı polimer matrisler arasında yer alan PLA ya olan ilgi, bunların biyolojik uyumluluğu, biyo-çözünürlüğü ve hafifliği nedeniyle son yıllarda gittikçe artmıştır. Kompozit bünyesinde PLA nın matris olarak yer alabilmesi için uygun fiber seçiminin yapılması gerekir. Kullanılan fiber tipi, fiber/matris yapışmasında önemli bir rol oynadığı için biokompozitin mekanik performansını etkiler. Doğal fiberler, iyi mukavemet özellikleri, düşük yoğunluk, düşük fiyat, iyi termal özellikler, biyolojik olarak indirgenebilirlik ve doğada hazır bulunmaları gibi pek çok avantajlar sunmaktadır. Doğal fiber seçimindeki yeni eğilim, bunların değerli ürünlerden değil, atıklardan seçilmesi yönündedir. Biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin yer aldığı doğal liflerin bu sınıfının kullanımı, hem çevre hem de ekonomik açıdan pozitif bir etki yaratır. Bu projenin amacı, doğal fiber takviyeli PLA bazlı yeşil kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerini belirlemektir. Deneysel çalışmalar, PLA matris içindeki doğal elyafın boyu ve elyaf kütle oranlarının etkilerini değerlendirmek için yapılmıştır. Enjeksiyon kalıplama yöntemi kullanılarak üretilen kompozitlerin çekme, basma, eğme, darbe dayanımı, çekme modülü, kopma uzaması gibi temel mekanik özellikleri ve termal kararlılıkları tespit edilmiştir. Sonuç olarak önerilen çalışma, tavuk tüyü ile PLA esaslı polimerin kullanıldığı kompozitlerin uygulanabilirliğini ortaya koymakta ve doğal liflerin kütle ve çap/boy oranlarının yeşil kompozitlerin mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini tayin etme imkanı vermektedir. Bu da en uygun kullanım alanların bulunması, işlem tekniklerinin iyileştirilmesi ve geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.
Design of intelligent reliability prediction models for industrial automation machinery: A robotic injection molding automation case study
In this thesis study, a Robotic Injection Molding System (RIMS) is taken in the consideration dealing with existing and forecasted equipment and process reliability. Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) is used for finding out RIMS most critical cases that effect overall system reliability according to historical 48 months real shop floor performance data. Obtained FMEA results are processed for training and structuring of best performance Artificial Neural Network (ANN) model to predict future performances in terms of equipment Mean Time Between Failure (MTBF). Additionally, 300 cycle (24 Hours production period) process data is used to structure another best performance ANN model to predict future Cycle Time (CT). Consolidated equipment and process reliability prediction results show that the pneumatic gripper of the manipulator is most critical equipment for both system and process reliabilities. In the end of the study preventive and improvement actions that are acquired from FMEA tables are suggested in accordance with forecasted MTBF and CT to eliminate overall potential risk factors to maintain best equipment and process life cycle.
Design based on dynamic analysis of boom-stick group in backhoe loaders
Backhoe loader or backhoe loader machinery is a work machine equipped with a bucket on the tractor body in front and a small backhoe on the back. It is used in works such as loading, transporting and digging various materials. Since backhoe loader machines have versatile working capability, the positions of the parts that make up the design and the force values that occur in each position can differ. With the help of the free body diagram, the reaction forces at joints can be calculated with respect to time for any boom and stick position. However, it takes a long time to do this for positions corresponding to each time, and the presence of these variables makes it difficult to examine the boom and stick design group in terms of stress. In this study, which was carried out with the finite element method, the critical position determination of the backhoe design of a backhoe loader machine was made with the help of dynamic analysis at full capacity load. By taking the determined critical position as a reference, the parts to be reduced in weight were determined by static analysis. A total of 32 kg lighter backhoe group was designed and static, modal, vibration and shock analyses were applied to this new design, respectively. The lightweight backhoe design with the boundary conditions created with reference to military standards of MIL-STD-810G was structurally examined in detail and it was determined that it was durable under operating conditions. Keywords: Backhoe, boom, stick, FEA, dynamic, structural, modal, vibration, shock, shock, MIL-STD-810G
Conceptual design of ankle rehabilitation robot for cerebral palsy patients
Physical therapy can assist patients with gait abnormalities and improve their walking skills significantly. Cerebral palsy (CP) patients are one of these patient groups. For CP patients, involuntary and abrupt muscle and joint contractions are the most common cause of gait abnormalities. Recent studies have shown that CP patients benefit from walking training by increasing their walking distance and speed, due to rehabilitation methods that focus on the lower extremities. For this reason, in this study, three different concept designs of ankle rehabilitation robot for CP patients are presented. The advantages and disadvantages of these designs are given and the proposed design is given in detail. The presented final design is aimed to support adolescents with CP aged from 12 to 18 and with weight up to 60 kg. The controllers and algorithms are written in Arduino and the robot operating system (ROS). The embedded software written in the ROS environment processes the gathered data to produce control signals. All the parts in the design are simulated in finite element analysis to check the factor of safety and shown that they are safe to operate. Keywords: Ankle, exoskeleton robot, rehabilitation robot, cerebral palsy, ROS