3,524
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Kriyojenik işemlerin %3,5 NaCI ortamındaki AA5083-H111 alaşımının korozyon davranışı üzerine etkisinin araştırılması
Alüminyum; yüksek mekanik direnci, elektriksel ve ısıl iletkenliği, yüksek korozyon direnci ve diğer metallerle kıyaslandığında daha düşük ağırlığa sahip olması sebebi ile son yıllarda kullanımı oldukça artan bir metaldir. Bu özellikleri sayesinde alüminyum, birçok endüstride tercih edilen ve bu endüstrilerde farklı kullanım alanlarına sahip bir metaldir. Kriyojenik işlem; diğer ısıl işlemlerle kıyaslandığında daha ekonomik olan ve aynı zamanda, uygulanan metale göre değişim göstermekle birlikte, metallerin çeşitli mekanik özelliklerini iyileştirmede oldukça etkili bir ısıl işlemdir. Bu yöntem son zamanlarda alüminyum için uygulanmaya başlanmıştır. Korozyon; özellikle denizcilik sektöründe kontrol edilmesi zor ve aynı zamanda önlem alınması gereken bir oksidasyon mekanizmasıdır. Bu sektörde özellikle korozyon direnci diğer alaşımlara göre daha yüksek olan alüminyum alaşımları tercih edilmektedir. Alüminyum alaşımlarının korozyon dirençleri kıyaslandığında AA5083-H111 alaşımının korozyon direnci diğer alaşımlara göre daha yüksektir. Bu sebeple AA5083-H111 alaşımı denizcilik sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı; -80 °C sığ kriyojenik işlem uygulanan AA5083-H111 alaşımının korozyon mekanizmasını araştırmak ve uygulanan bu işlemin metalin yüzey sertliği üzerindeki etkisini gözlemlemektir. Çalışmada; 6 mm kalınlığındaki AA5083-H111 alaşımına 10, 24, 36, 48 ve 72 saat -80 °C'de sığ kriyojenik işlem uygulanmıştır. Kriyojenik işlem öncesi ve sonrasında alaşımın korozyon mekanizması %3,5 NaCl ortamında Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) yöntemi ile araştırılmıştır. Alaşımda meydana gelen sertlik değerleri brinell sertlik ölçümü yöntemi ile analiz edilmiştir. Ayrıca Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Optik Profilometre (OP) teknikleri kullanılarak korozyon deneyleri sonrası alaşımın yüzeyinde meydana gelen morfolojik değişimler gözlemlenmiştir. Elde edilen bulgular incelendiğinde, sığ kriyojenik işlemin %3,5 NaCl çözeltisi içerisindeki AA5083-H111 alaşımının korozyon direncini iyileştirme konusunda yeterli etkiyi gerçekleştiremediği görülmüştür.
Pirolitik yakıt ve alkol katkılarının dizel bir motorda yanmaya ve emisyonlara olan etkileri
Günümüzde fosil yakıtların miladını doldurmak üzere olması, insan sağlığını doğrudan olumsuz etkileyen petrol türevi ürünlerin yanma sonu ürünü olan emisyon değerleri ve gelişen teknoloji, bazı araştırmaları ve iyileştirmeleri ortaya çıkarmaya teşvik etmiştir. Çalışma kapsamında, söz konusu sorunların çözümü için alkollerin ve atıkların geri kullanımının etkileri incelenmiştir. Atıklardan elde edilen yakıtlar ve alkoller petrol yakıtlarına hacimsel olarak belirli oranlarda katılabileceği gibi direkt olarak da motorlarda kullanılabilmektedir. Bu çalışmada direkt enjeksiyonlu bir dizel motorda, petrol türevi olan motorine etanol, metanol, butanol ve pirolitik yakıt karışımlarının motor performansına, yanmaya ve emisyon değerlerine olan etkileri incelenmiştir. Deneyler tüm yakıt karışımları için sabit 2400 dev/dk'da 3, 6, 9 ve 12 Nm motor yüklerinde gerçekleştirilmiştir. Dizel ve pirolitik yakıta ilave edilen alkol karışımlarının deney yakıtlarının yoğunluğunu, setan sayısını, alt ısıl değerini, parlama noktasını, karbon içeriğini ve hidrojen içeriğini düşürdüğü, oksijen içeriğini ise arttırdığı tespit edilmiştir. 3 Nm haricindeki tüm motor yüklerinde, setan sayısı en küçük olan D80P10M10 yakıtı ile en büyük maksimum silindir basınç değerleri elde edilirken, setan sayısı en büyük olan D100 yakıtı ile genelde en küçük maksimum silindir basınç değerleri elde edilmiştir. Maksimum ısı salınım değerleri pirolitik ve alkol karışımlı yakıtlar ile D100'e göre daha yüksek değerde elde edilmiştir. Özgül yakıt tüketimini standart dizel yakıtına göre %3-15 oranında arttırdığı ve ısıl verimi %1-8 oranında düşürdüğü tespit edilmiştir. Ayrıca ilave olarak yakıtlardaki karbon, hidrojen ve oksijen içeriklerinden dolayı CO ve CO2 emisyon değerlerinin azaldığı NOx emisyonlarında ise yük şartlarına göre değişkenlik gösterdiği gözlenmiştir.
Torsiyonel rijit fan kaplinlerinin tasarlanması ve optimizasyonu
Kapasite bakımından yüksek debi ihtiyacı gerektiren fanlarda yüksek motor gücünü fan mekanizmasına iletmek için emniyetli aktarma organları gerekmektedir. Torsiyonel Rijit Fan Kaplinler çevre koşulları, sınır şartları ve servis ihtiyaçları açısından gerekli özellikleri sağlayan aktarma organlarıdır. Bu fanların bakım çalışmaları sırasında montaj ve demontaj prosedürü servis şartları açısından önem arz etmektedir. Sistemdeki motor mili ve kaplin bağlantısı arasında kamalı birleşim olmaksızın konik çektirme ve alıştırmalar bulunmaktadır. Kamalı sistemler uygulamak için gerekli pres gücü veya ısıtma operasyonları çevre şartları açısından uygun değildir. Montaj ve Demontaj için cıvatalar ile konik düzemde çektirme işlemi yapılarak hassas toleranslı sıkı alıştırma işlemi uygulanmaktadır. Torsiyonel Rijit Fan Kaplin elemanları montaj ve demontaj sırasında kritik gerilmelere maruz kalmaktadır. Sıkma somunu ve flans olmak üzere iki elemandan oluşmaktadır. Sıkma somunu AISI 4140 kalite ve Flanş S355 kalite çelik hammaddeden imal edilmektedir. Kalite seçimi, sıkan somun malzemesinin sert, sıkılan flanş malzemesinin daha az sertlikte olmasıdır. Konik düzlemde hassas alıştırma sonucu oluşan gerilmeler, S355 kalite flanş açısından akma dayanımına göre uygun emniyet katsayısında olmalıdır. Bu tez çalışmasında, tersine mühendislik yaklaşımı ile üretilen ve hizmet vermekte olan bir kaplin üzerinde analiz ve optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Taguchi parametre tasarım yöntemine göre; İki farklı konik ölçüsü, hammadde kalitesi, keskin köşe radyüsü ve iç çap ölçüleri parametre olarak belirlenmiştir. Montaj sırasında yağlama işlemi iyi ve kötü duruma etki eden sürtünme katsayısını etkilemektedir. Sekiz farklı geçme toleransında flans elemanı için sonlu elemanlar analizi yapılarak en büyük, en iyi yaklaşımına göre optimum emniyet katsayısı belirlenmiştir. Aktarma organının nominal tork değerini iletmesi için mekanik hesaplanan hassas alıştırma ölçüleri ile optimum daralma sonucu doğrulanmıştır. Optimize edilen flanş tasarımı, maksimum motor torkunda sonlu elemanlar analizi ile uygun emniyet katsayısında olduğu hesaplanmıştır.
Tek bir dairesel silindir ve duvara yakın tandem silindirler etrafındaki akış yapıları
Bu çalışmada, ard arda yerleştirilmiş dairesel kesitli iki silindirin tabanla aralarındaki mesafenin değiştirilmesi ile oluşan akış yapısının karşılaştırmalı bir çalışması Parçaçık Görüntülemeli Hız ölçme Tekniği (PIV) kullanılarak deneysel olarak araştırıldı. Su kanalında h/D = 0, 0,5 ve 1 olmak üzere üç farklı yükseklik oranı için deneyler yapılmıştır. Yükseklik oranı, boşluk yüksekliğinin (dairesel silindirin alt yüzeyi ile duvar yüzeyi arasındaki) silindir çapına oranı olarak tanımlanmaktadır. Ard arda yerleştirilen silindirler arasında ki mesafe G/D boşluk oranı olarak tanımlanmış olup, G/D=1 olarak deneyler süresince sabit tutulmuştur. Silindir çapına bağlı, D, Reynolds sayısı, ReD = 2100 ve sınır tabakasının kalınlığı δ/D = 0,4 olarak belirlenmiştir. Deney sonuçları zaman ortalamalı akım çizgileri <ψ>, zaman ortalamalı girdap eş düzey eğrileri, <ω>, ve Reynolds gerilmeleri, , dikkate alınarak değerlendirildi. Bulgular, boşluk oranının, G/D ve yükseklik oranın, h/D silindirler etrafındaki akış yapıları üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Deneyden elde edilen akış verilerinden de anlaşılacağı üzere, silindir üzerindeki ayrılma noktasının ve silindir arkasındaki ölü akış bölgesinin farklı silindir yüksekliklerinde değişim gösterdiği gözlemlenmiştir. Bunun yanı sıra, ölü akış bölgesinde oluşan vorteks büyüklüklerinin ve Reynolds kayma gerilmesi, , değerlerinin de silindir yüksekliğine bağlı olarak farklılıklar gösterdiği belirlenmiştir. Silindir çiftinin etrafındaki akışın tek silindire göre daha karmaşık, kararsız ve çok değişken bir yapıya sahip olduğu belirlenmiştir.
Yuvarlama sarma yöntemi ile üretilen karbon fiber borularda fiber yönünün dayanıma etkisi
Günümüzde yüksek mukavemetli ve aynı zamanda hafif malzeme arayışı, endüstriyel birçok uygulamada performansı artırmak için üzerinde çalışılan son derece güncel ve yeni bir konudur. İşte bu yüzden kompozit malzemeler giderek önem kazanmaktadır. Kompozit malzemeler iki veya daha fazla bileşenin bir araya getirilmesi ile oluşturulan daha üstün özelliklerdeki malzemelerdir. Özellikle yüksek mukavemetli kompozit malzemeler olarak bilinen fiber takviyeli plastiklerin (FTP) ileri teknoloji gerektiren uygulamalarda kullanımı oldukça fazladır. Bu uygulamalardan bazıları denizcilik, havacılık, motor sporları, enerji ve savunma sanayi uygulamalarıdır. Ancak uzun üretim süreleri, yüksek üretim maliyetleri ve karmaşık geometrili üretim zorlukları gibi halen çözülmesi gereken bazı zorluklar bulunmaktadır. Halihazırda kullanılan filaman sarma, pultrüzyon çekme, kalıba yatırma gibi bazı yöntemler bulunmasına rağmen yüksek seviyede dayanımın elde edilebilmesi için en etkili yöntem yuvarlayarak sarma yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada karbon fiber kompozit boru üretimi için silindirik alüminyum boruların kalıp olarak kullanıldığı bir rezistanslı ısıtma fırını imal edilmiştir. Unidirectional (UD) olarak bilinen tek yönlü dokumalı karbon/epoksi prepreg malzemeler alüminyum kalıplara sarılmıştır. Ardından düzgün yüzey özelliklerini sağlamak ve son üründe oluşabilecek katman ayrılmalarını önlemek için yeterli basıncı sağlaması adına ısıl bantlar kullanılmıştır. Isıtma hızı, maksimum sıcaklık ve plato süresi gibi değerler üretici firmanın önerdiği değerlere göre seçilmiştir. Endüstrideki farklı potansiyel uygulama alanları göz önüne alınarak prepreg malzemelerin kalıplara serilmesi farklı açılar (0, 15, 30, 45, 60, 75 ve 90°) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Son ürünlerin mukavemetleri ise standart mekanik dayanım testleri uygulanarak belirlenmiştir. Test sonuçlarına göre grafiksel veriler oluşturulmuş ve tartışılmıştır. Sonuçlar fiber yönünün karbon fiber kompozit boru üretiminde son derece önemli olduğunu göstermiştir.
Hastelloy X süper alaşımının delinmesinde nano partikül katkılı kesme yağlarının işleme performansı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Metal işleme operasyonlarında kullanılan kesme sıvısı çevreyi, insan sağlığını ve toplam üretim maliyetlerini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu yüzden, kullanılan kesme sıvısının miktarının azaltılması veya ekolojik olarak adlandırılan yöntemlerin tercih edilmesi büyük önem taşımaktadır. Ekolojik soğutma/yağlama yöntemlerinin incelendiği bu çalışmada, nikel esaslı Hastelloy X süper alaşımının delinmesinde kuru, MMY, Mono ve Hibrid Nano MMY soğutma/yağlama koşullarının itme kuvveti, moment, delik kalitesi (yüzey pürüzlülüğü, çaptan sapma, dairesellikten sapma ve silindiriklikten sapma), kesme sıcaklığı, çapak yüksekliği, takım aşınması ve takım ömrü üzerindeki etkileri incelenmiştir. Nano akışkanlar, kesme yağı içerisine hacimce %0,6 grafen nanoplatelet (GNP) ve hegzagonal bor nitrür (hBN) nano partikülleri eklenerek hazırlanmıştır. Homojen, stabil karışım elde etme adına karışım içerisine ağırlıkça %0,25 Sodyum Dodesil Sülfat (SDS) ve Gam Arabik (GA) yüzey aktif maddeleri eklenmiştir. Delme deneylerinde kesici takım olarak 5 mm çapında TiAlN kaplamalı karbür matkaplar, işleme parametresi olarak, iki farklı kesme hızı (20 ve 30 m/dak), iki farklı ilerleme (0,04 ve 0,06 mm/dev) ve sabit delme derinliği (13,5 mm) kullanılmıştır. İtme kuvveti, moment, delik kalitesi, çapak yüksekliği ve takım aşınması bakımından en iyi sonuçlar SDS ilaveli hBN/GNP hibrid kesme koşulunda elde edilirken, kesme sıcaklığı için en iyi sonuç yüzey aktif madde eklenmeyen hBN/GNP hibrid kesme koşulunda elde edilmiştir. Kuru kesme koşulunda 10 delik sonunda matkapta yanak aşınması değeri 0,281 mm ölçülürken, hBN/GNP-SDS kesme koşulunda 60 delik sonunda 0,135 mm olarak ölçülmüştür. Takım aşınması bakımından hBN/GNP-SDS kesme koşulu kuru kesme koşuluna göre %51,96 oranında iyileşme göstermiştir. En iyi işleme performansını mono nano akışkanlar arasında hBN-SDS kesme koşulu, hibrid nano akışkanlar arasında hBN/GNP-SDS kesme koşulu göstermiştir. Ayrıca, SDS yüzey aktif maddesinin işleme performansı açısından GA'ya göre daha üstün performans gösterdiği tespit edilmiştir.
Hibrit nanopartikül ilavesinin bir dizel motorun performans, yanma ve emisyon karakteristiklerine etkilerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, mono ve hibrit nanopartikül kullanımının bir dizel motorun yanma, performans ve emisyon karakteristikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda, üç farklı nanopartikül tipi (Al2O3, bN ve CuO) ve bunların ikili hibrit formları (CuO-Al2O3, bN-CuO ve bN-Al2O3) geleneksel dizel yakıt ile ultrasonikasyon yöntemi kullanılarak kütlesel olarak 250, 500 ve 1000 ppm miktarlarında karıştırılmıştır. Ayrıca, testler nanopartikül içermeyen geleneksel dizel yakıt (D100) ile de gerçekleştirilmiş ve referans veriler elde edilmiştir. Testler tek silindirli, hava soğutmalı bir dizel motorda, 2400 rpm sabit motor devrinde ve 3, 6, 9, 12 Nm değişken motor yüklerinde gerçekleştirilmiştir. Nanopartikül kullanımın dizel yakıtın ısıl değerini, setan sayısını ve viskozitesini artırdığı gözlemlenmiştir. Test motoru nanopartikül takviye edilmiş test yakıtları ile çalıştırıldığında, motorun yanma, performans ve emisyon karakteristiklerinde önemli oranlarda iyileşmeler saptanmıştır. Nanopartikül takviyesi ile, tutuşma gecikmesi sürelerinin %4,20 ile %13,75 aralığında kısaldığı görülmüştür. Ayrıca, nanopartiküllerin katalizör görevi üstlenip yanma süreci boyunca kimyasal reaksiyonları hızlandırması sayesinde ortalama yanma sürelerinde %6,93'ten %11,73'e kadar kısalmalar saptanmıştır. Tüm test yakıtları arasında, en kısa yanma süresi CuO-Al2O3 hibrit nanopartikül kullanılan yakıtta elde edilmiştir. Öte yandan, frenleme özgül yakıt tüketimi (ÖYT) ve ısıl verim (IV), tüm nanopartikül içerikli test yakıtlarında gelişme göstermiştir. ÖYT değerinde en büyük düşüş, yanma süresinin de en kısa sürdüğü CuO-Al2O3 hibrit test yakıtı ile %11,08 oranında gözlemlenirken, aynı test yakıtı için ısıl verim de %6,57 oranında artmıştır. Yanma sürelerinin kısalması, üstün ısı iletim kabiliyetleri, geniş yüzey/hacim oranı ve gelişen motor performansı, nanopartikül içerikli test yakıtlarında daha düşük egzoz gazı sıcaklığı ve daha düşük NOx emisyonlarını tetiklemiştir. Nanopartikül ilavesi ile birlikte NOx emisyonları için hesaplanan düşüş oranı %8,5 ile %25,8 aralığında değişmektedir. Ayrıca, CO ve HC gibi eksik yanma ürünlerinde de tüm nanopartikül içerikli test yakıtlarında önemli seviyelerde düşüşler gözlemlenmiştir. CO emisyonundaki ortalama düşüş %18,7 ile %34,4 aralığında iken bu oran HC emisyonları için %4,2 ile 20,3 aralığında kalmıştır. Tüm sonuçlar bir arada düşünüldüğünde ise, geleneksel dizel yakıt ile birlikte nanopartiküllerin kullanımı hem enerji verimliliği hem de çevresel hususlar açısından oldukça umut verici sonuçlar sunmaktadır. Ayrıca, hibrit nanopartikül kullanımı ile birlikte motor karakteristikleri üzerindeki iyileşmelerin mono nanopartikül kullanımına göre genelde daha iyi sonuçlar verdiği de gözlemlenmiştir.
Sac metal ve tel sektöründe AHP yöntemiyle tedarik zinciri performans kriterlerinin ölçümü
Sac metal, ülkemizde ve Dünya'da başta otomotiv ve inşaat olmak üzere birçok sektörde kullanımı olan, değerli ve yaygın bir endüstriyel ham maddedir. Hem yerel hem de uluslararası piyasalarda dolar cinsinden fiyatlandırılmaktadır. İşlenmesi yüksek teknoloji gerektiren bu ürün, zayiatın azaltılması amacıyla etkin bir tedarik zinciri yönetimi içerisinde değerlendirilmelidir. Özellikle COVID-19 pandemi sürecinde piyasaya arz edilen miktarın talep edilen miktarın gerisinde kalması, etkin tedarik zinciri yönetimini daha kritik hale getirmektedir. Çalışmada, sac metal sektöründe tedarik zinciri performans kriterlerinin öncelik sırasına konularak en uygun müdahale alanlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, Tedarik Zinciri Operasyon Referans Modeli'nde (SCOR) belirtilen ve performans ölçümünde kullanılan 5 ana kriter ve buna bağlı alt kriterler ortaya konmuş ve Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) metoduyla karşılaştırılarak kriter önem dereceleri belirlenmiştir. Bu kapsamda İstanbul ili Tuzla ilçesi sınırların konuşlu olan ve sac metal sektöründe faaliyet gösteren bir firmada çalışmakta olan 4 ayrı tedarik zinciri yöneticisiyle gerçekleştirilen görüşmeler sonucu, literatürde belirtilmiş olan 5 ana kritere ek olarak 48 adet alt kriter belirlenmiş ve bu kriterler AHP yöntemiyle hiyerarşi ağacı şeklinde ikili eşleştirilerek puanlandırılmışlardır. Hesaplanan kriter değerleri ışığında, ana kriterler içerisinde "Güvenilirlik" ilk sırada yer alırken, onu sırasıyla "Maliyet", "Cevap Verebilme", "Varlıklar" ve "Esneklik" takip etmiştir. SCOR model ve AHP yöntemi ile alakalı ayrı ayrı çalışmalar bulunsa da, iki konunun bir arada işlendiği çalışmaların nispeten az olması, çalışmanın özgünlüğünü artırmaktadır.
Tekstil üretiminde dikimhane atölyesinde hata analizi uygulaması
Bu çalışmanın amacı, dikim bölümündeki kontrol dışı durumları tespit ederek, kontrolsüzlüğe sebep olan faktörleri belirlemek ve hatalara sebep olan faktörleri iyileştirmek için çözüm önerilerinde bulunmaktır. Bu çalışma, kot pantolon üretimi yapan tekstil fabrikasına ait aylık dikim istatistikleri ile dikim sonucu ortaya çıkan hataların, istatistiksel kalite kontrol yöntemleri kullanılarak tespit edilmesini ve hataya sebep olan faktörlerin analizini içermektedir. Fabrikada bulunan dikimhane bölümüne ait aylık dikilen pantolon sayısı ile kalite kontrol bölümünden alınan aylık hata verileri kullanılarak 'Hata Kontrol Çizelgesi' oluşturulmuştur. Hataları analiz etmek için tanımlı 36 adet hata türü ile hata kontrol çizelgesinden elde edilen oranlara göre Pareto analizi yapılmıştır. Hataların %80'lik kısmının tüm nedenlerin %20'lik kısmından kaynaklandığı sonucuna varılmış ve en fazla hataya sebep olan 8 işlem ele alınmıştır. Bu sonuca göre birim başına düşen kusur sayısını bulmak ve üretimin kontrol altında olup olmadığını belirlemek için İstatistiksel Kalite Kontrol Tekniklerinden C kontrol grafiği kullanılmıştır. Üretimin kontrol dışı olduğu noktalardaki sebepler araştırılmış, uzman görüşleriyle neden-sonuç grafiği oluşturulmuştur. Neden – sonuç grafiğindeki hatalara çözüm bulabilmek için Bayes ağı yöntemi kullanılmıştır. Uzmanların değerlendirmeleri sonucu hataların, en fazla çalışan dikkatsizliği kaynaklı olduğu sonucuna varılmıştır. En gerekli çözüm yöntemini belirlemek için duyarlılık analizleri yapılmıştır. Çözüm yöntemi olarak çalışanların eğitimi ve denetiminin düzenli hale getirilmesi önerisinde bulunulmuştur.
Cost optimization of biogas based power production:comprehensive thermoeconomic analysis and evaluation methods
In this thesis, the comprehensive thermoeconomic analysis and optimization approaches were applied to an existing biogas fuelled and internal combustion engine powered cogeneration system located in Gaziantep with an electrical power output of 1000 kW and a hot water mass flowrate of 20.9 kg/s.In the first part of the thesis, fuel and product cost analyzes of each component in the cogeneration system were carried out with four different thermoeconomic methods: Exergetic cost theory (ECT), modified productive structure analysis (MOPSA), wonergy and specific exergy costing method (SPECO). These methods are based on the developed thermoeconomic principles depending on the exergy. In actual operating conditions, the cost of electricity produced in the cogeneration system was calculated, according to the methods, respectively as $110.06/h (ECT), $85.54/h (MOPSA), $72.50/h (Wonergy) and $141.0/h (SPECO). It is concluded that ECT provides the most rational cost picture as the most detailed method in the context of mathematical analysis based on exergy. In the second part of the thesis, the biogas engine powered cogeneration system was examined using two different thermoeconomic optimization methods: Thermoeconomic functional analysis (TFA) and engineering functional analysis (EFA). Both methods take into consideration only the units in the exhaust gas line as of the functional structures in which they are developed. As a result of the analyses, the optimized thermoeconomic cost of electricity was calculated as $26.86/GJ with the TFA method and $24.40/GJ with the EFA method.
Güneş enerjisi santrallerinde kullanılan çelik yapıların dayanıklılık analizlerinin yapılması
Bu tez çalışmasında, baz istasyonlarının enerji ihtiyacını karşılamaya yönelik Güneş Enerjisi Sistemleri (GES) çelik taşıyıcı yapısına ait gereksinimler belirlenerek tasarım alternatifleri oluşturulmuştur. Tasarım alternatifleri arasından fonksiyonellik, imal edilebilirlik ve dayanım parametreleri göz önüne alınarak en uygun tasarım seçilmiştir. Seçilen tasarım S355 kalite çelik profiller kullanılarak modüler ve kuleye entegre edilebilecek bir sistem olarak ortaya çıkmıştır. Yapıya etki eden yükler ilgili standartlar kullanılarak hesaplanmıştır. Bu yükler altında taşıyıcı sistemin davranışı hem SAP2000 hem de ANSYS paket programları kullanılarak hesaplanmıştır. Çelik yapı için SAP2000 ve ANSYS paket programları kullanıldığında izlenen yol ve yöntemler detaylı olarak gösterilmiştir. SAP2000 ve ANSYS paket programları kullanılarak elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Elde edilen sonuçların izin verilen sehim limitlerinin içerisinde kaldığı görülmüştür.
A comprehensive study on indirect evaporative coolers: CFD-based performance analysis, geometric optimization and machine learning models
This thesis presents a comprehensive three-phase investigation into the performance and optimization of dew-point indirect evaporative coolers by combining computational fluid dynamics (CFD), geometric optimization and advanced predictive modeling. In the first phase, five cooler configurations (Type 0 to Type 4) with varying structural and fixed geometrical features were developed and systematically analyzed under a wide range of psychrometric and operating conditions. Key independent variables, including process air inlet temperature, humidity, velocity and working-to-intake air ratio, were varied to assess their influence on four primary performance indicators: dew-point effectiveness, cooling capacity, water consumption and cooling coefficient of performance (COP). Among the tested designs, multi-perforated Type 2 configuration demonstrated superior overall performance. Building upon these findings, the second phase of the thesis focused on the geometric optimization of the Type 2 cooler. Using the desirability function method, a total of 4,200 CFD simulations were performed, of which 2,225 valid cases (excluding reverse flow conditions) were used for optimization. Optimal design parameters, such as channel length, channel gap, aperture number, aperture diameter and working-to-intake air ratio were identified. The multi-objective optimization of the cooler was conducted across five different scenarios, each designed for a specific objective. In the final phase, predictor models were developed to reproduce CFD-level results at reduced computational cost. A total of 20,480 CFD simulations were conducted, and after excluding reverse flow cases, 17,525 valid results were used for model training and testing. Seven multiple linear regression (MLR) models and 32 machine learning (ML) models, including decision trees (DT), support vector machines (SVM) and multilayer perceptrons (MLP), were developed to predict performance parameters. Model accuracy was assessed through coefficient of determination (R²), root mean square error (RMSE) and relative error (RE) distributions. While MLR models offered practicality and ease of use, machine learning models, particularly the models coded as DT-7 and MLP-4, exhibited superior predictive accuracy across most performance parameters. This thesis demonstrates that the systematic integration of CFD analysis, optimization and predictive modeling provides a robust pathway for designing efficient dew-point indirect evaporative coolers and enabling fast, reliable performance predictions for real-world applications.
A comparative analysis of energy and exergy performance of different PVT collector configurations
Photovoltaic thermal (PVT) collectors have emerged as promising hybrid systems capable of simultaneously generating both electrical and thermal energy from solar radiation. Compared to standalone photovoltaic panels or thermal collectors, PVT systems offer higher energy efficiency per unit area and improved cost-effectiveness, while also reducing PV cell temperature-related efficiency losses. However, the performance of PVT collectors is highly sensitive to a range of design and operational parameters, including absorber geometry, flow configurations, and inlet-outlet arrangements. This study presents a comprehensive numerical investigation of 47 different PVT collector configurations derived from 26 absorber designs, categorized into three main groups: parallel, serpentine and spiral tube geometries. All configurations were modeled in 3-D using COMSOL Multiphysics software based on the finite element method, under steady-state, laminar, and incompressible flow assumptions, and a total of 1615 simulations were performed, each requiring approximately two hours of computational time on the workstation. Each design was standardized to ensure equal absorber surface areas and tube lengths, enabling fair comparison across all configurations. A detailed performance analysis was conducted using a combination of energy and exergy-based metrics such as thermal and electrical power output, overall and primary energy saving efficiency, pressure drop, thermal energy per unit pressure drop (TEPD), and exergy efficiency. Additionally, the effects of key operating parameters including fluid flow rate, solar irradiance, fluid inlet temperature, ambient temperature, and wind velocity were systematically examined. Among all configurations, the highest thermal energy output was achieved by the parallel tube design coded as Config E (949.83 W), while the serpentine tube Config R1 delivered the highest electrical output (255.95 W) and exergetic performance. Config E demonstrated the highest overall (0.7564) and primary energy saving efficiency (0.9941), while parallel tube Config F achieved the top TEPD value of 74.91 W/Pa at 5 L/h flow rate. Config R1 recorded the maximum exergy efficiency with 0.1498, followed by serpentine tube Config H at 0.1496 and Config E at 0.1494.
F sınıfı gaz turbini kompressor kanadının yapısal ve termal analizinin yapılması
Bu çalışmada gaz türbinlerinde kullanılan geometrisi belli son kademe kompresör rotor kanadının yapısal ve termal analizi ANSYS programı kullanılarak yapılmıştır. Bunun için elimizde var olan mevcut kompresör kanadının 3 boyutlu modellemesi yapılmıştır. Daha sonra bu model ANSYS programına aktarılarak analizleri yapılmıştır. Yapılan analizlerde kanat geometrisinde oluşan parametreler saptanmıştır. Seçilen parametreler ile bir tasarım geometrisi oluşturularak mevcut kanadın çalışma koşullarındaki dayanımı incelenmiştir. Bu çalışmada konu edilen tüm dış parametreler gerçek saha şartlarında çalışan bir F sınıfı gaz türbinin değerleri alınmıştır. Alınan değerlerin kanat üzerinde farklı bölgelerdeki gerilmeleri incelenmiştir. Yapılan bu çalışma aynı zamanda tersinir bir mühendislik çalışması olup gerçek saha şartlarının kompresör kanatları üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Analize başlamadan önce gaz türbinleri hakkında genel bilgiler sunulmuştur. Gaz türbinleri kısaca tanıtılmış ve daha sonra türbinlerin temel çalışma prensipleri anlatılmıştır. Bilindiği gibi gaz türbinleri Termodinamik esaslar temel alınarak şekillendirilir. Bu çalışmada kısaca gaz türbinlerinde gerçekleşen mühendislik termodinamiği de anlatılmıştır.
Havalandırma sistemlerinde performans ölçüm metodolojisinin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında, merkezi havalandırma sistemlerinde kullanılan hava akış kontrol valfleri ve test yöntemleri hakkında araştırmaların yapılması, ayrıca yenilikçi bir hava akış kontrol valfi geliştirmek için test yöntemlerinin denenerek sonuçlarının uygulamaya aktarılması ve literatüre kazandırılması amaçlanmıştır. Bu amaçlar doğrultusunda, ilk olarak hava akış kontrol valfleri ile ilgili alınmış patentler incelenmiştir. Hava akış kontrol valflerinin performansına etki eden tasarım parametreleri belirlenmiştir. Hava akış kontrol valfinin tasarım parametreleri olarak; hava akış kontrol valfinin konik yapısı, açıklık sayısı ve hava akış slot açısı belirlenmiştir. Diğer taraftan, davlumbaz tasarımı ile ilgili olarak; davlumbaza eklenen hava yönlendirici kılavuzun davlumbaz performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan tasarım optimizasyonları sonucu oluşturulan merkezi havalandırma sistemi davlumbazı ve hava akış kontrol valfi, farklı debi koşulunda yakalama hızı, debi için gerekli olan merkezi sistem basıncı ve koku performansı açısından değerlendirilmiştir. Ayrıca, Avrupa standardına uygun koku yakalama performansı gerçek ortam deneyleri sayısal analizler ile simüle edilmiştir. Sayısal analizler içim tam ölçekli bir mutfak ve davlumbaza monte edilmiş hava akış kontrol valfi modellenmiş. Analizlerde, ocak tarafından ısıtılmış su buharı ve metil etil keton karışımının hava akış kontrol valfi tarafından yakalanmasını simule etmektedir. Analiz sonuçları, yakalama hızı, koku yakalama performansı, türbülans oluşumu ve debi için gerekli olan sistem basıncı açısından incelenmiştir. Sayısal çalışmalarda hesaplamalı akışkanlar dinamiği yazılımı olan ANSYS Fluent 19.0 yazılımı kullanılmıştır. Analizlerde çok fazlı akışlar için akışkanların hareketini tanımlayan, standart 𝑘–𝜔 SST türbülans modeli kullanılmıştır. Sayısal analizler deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır. Çalışmalar sonucu geliştirilen yenilikçi hava akış kontrol valfi ile enerji tüketimi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen yenilikçi hava akış kontrol valfi sayesinde performans artışı sağlanmış ve tez çalışması kapsamında geliştirilen hava akış kontrol valfi tasarımına patent başvurusu yapılmıştır.
Kendir lifi takviyeli kompozit malzemelerin üretilebilirlik ve dayanım özelliklerinin araştırılması
Günümüzde kompozit malzeme endüstrisi yenilenebilir kaynaklara yönelmekte ve yeni arayışlar içerisine girmektedir. Bundan dolayı elyaf takviyeli kompozitlerin imalatı artmıştır. Gelişmekte olan bir bilim dalı olmasından dolayı havacılık, otomotiv ve denizcilik sektöründe kullanılmaktadır. Kendir lifi doğal lif olarak literatürde yer almaktadır. Doğal lifler ile üretilmiş olan kompozitlere yeşil kompozit denilmektedir. Kompozit malzemeler hafif, ucuz, kolay bakım, montaj ve tamirden dolayı tercih edilmektedir. Kompozit malzemeler, kolay bir yöntem olan el yatırma yöntemiyle bile üretilebilmektedir. Bu tez çalışmasında kullanılan takviye elemanı ile kompozit yapının mukavemetini attırmak amaçlanmıştır. Takviye elemanı olarak kendir lifi kullanılmıştır. Cam ve kevlar elyafı kullanılarak kendir lifinden üretilen numunenin mekanik özelliklerinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmada, matris olarak epoksi reçine, takviye elemanı olarak kendir lifi kullanılmıştır. 0°, 45° ve 60° kendir lifi yönlendirmesi ile üretilmiştir. El ile yatırma yöntemi kullanılarak numunelerin üretimi yapılmıştır. Üç noktalı eğme ve çekme testleri yapılarak mekanik testler yapılmış ve sonuçları incelenmiştir. İçyapı incelemeleri için optik mikroskop görüntüleri incelenmiştir.
Altı silindirli bir dizel motorun turbo şaft hızının motor performansına etkisinin deneysel olarak incelenmesi
İçten yanmalı motorların icadı ile birlikte aynı motor hacmi ile daha fazla güç elde etmek, ortaya çıkan araştırma konularından biri olmuştur. Aşırı doldurma sistemlerinden biri olarak turboşarj, motorun yanma odasına gönderilen hava miktarını arttırarak motordan daha fazla güç elde edilmesini amaçlamaktadır. Turboşarj komplesi türbin ve kompresör olmak üzere iki temel bileşenden oluşmaktadır. Yanma sonucu oluşan egzoz gazlarının enerjisini, motora giren havayı sıkıştırmak için kullanılan turboşarj sistemi, ortak bir şaft aracılığı ile motora giren havayı sıkıştırır. Basınçlanan ve sıkışan hava, yanma odasına iletilir ve böylece aynı hacme daha fazla hava gönderilmiş olur. Bu çalışmada standart dizel yakıtı ile çalıştırılan, altı silindirli ve su soğutmalı dizel bir motorun, turbo tahliye basıncı ayarlanarak farklı turboşaft hızlarında motor performans değerleri ve egzoz emisyonları ölçülmüştür. Deneyler tam yük altında ve farklı turboşaft hızlarında 1000, 1500, 1800 d/dak motor hızlarında yapılmıştır. Yapılan çalışmada, motor tam yük ve 1500 d/dak'da iken turboşaft hızı artışının motor tork ve gücünü doğru orantılı olarak arttırdığı görülmüştür. Turboşaft hızı arttıkça is, CO ve NOx emisyonları azalmış, HC emisyonu ise artmıştır. Motor tam yük ve 1500 d/dak'da iken tahliye basıncının 2,6 bar seviyesine ayarlanması, egzoz manifoldu sıcaklığını aşırı arttırmış ve güvenli bölgenin dışına çıkılmıştır
Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen Cu10Sn/B4C kompozitlerin difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle üretilen bronz (Cu10Sn) matrisli seramik (B4C) takviyeli kompozit malzemelere difüzyon kaynak işlemleri uygulanmış ve birleştirmelerin kaynaklanabilirliği araştırılarak, kaynak işleminin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, deney düzeneği Taguchi metodu yardımıyla oluşturularak, ortalama kesme kuvvetleri için optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada başlangıç malzemeleri olarak Cu10Sn ve % 4, % 8, %12 oranlarında B4C tozları kullanılmıştır. Hazırlanan toz karışımlar döner karıştırıcıda 400 rpm hız ve 2 saat süre ile karıştırılmış, daha sonra 10 mm çapındaki çelik bir kalıp içerisinde 400 MPa basınç altında tek eksenli soğuk presleme yöntemiyle sıkıştırılmıştır. Üretilen kompozit malzemeler daha sonra Taguchi metoduyla belirlenen deney parametrelerine uygun olarak Argon atmosferi altında difüzyon kaynağına tabii tutulmuş ve kaynak işlemi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kaynaklı birleştirmelerin mikroyapısal karakterizasyonunu belirlemek için optik mikroskop, SEM, XRD ve EDS incelemeleri, mekanik özelliklerin tespit edilmesi için de mikrosertlik ve kesme (kayma) testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan optimizasyon işlemi sonucunda % 100 Cu10Sn - % 0 B4C malzeme, 820 °C sıcaklık, 20 kg ve 40 dakika süre parametreler optimum parametre olarak belirlenmiş ve gerçekleştirilen kontrol deneyleri sonucunda, tahminsel ve doğrulama değerleri birbiriyle mukayese edilmiştir. Kontrol deneyleri sonucunda; kesme kuvveti için başlangıç parametre değerlerine göre % 11,24 iyileşme olduğu, tahminsel hatanın ise % 1,26 değer ile ihmal edilebilecek bir düzeyde olduğu görülmüştür. Tüm sonuçlar birbiri içerisinde değerlendirildiğinde ise; B4C takviyeli Cu10Sn matrisli kompozit malzemelerin difüzyon kaynağı uygulamalarında parametrelerin belirlenmesi ve optimizasyonu aşamasında Taguchi metodunun verimli bir şekilde kullanılabileceği çalışmada tespit edilmiştir.
Yüksek frekans kaynağı ile üretilen çelikborulara ısıl işlem uygulamalarının etkileri
ÖZET YÜKSEK FREKANS KAYNAĞI İLE ÜRETİLEN ÇELİK BORULARA ISIL İŞLEM UYGULAMALARININ ETKİLERİ Rahmi HIDIR Düzce Üniversitesi Lisansüstü Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi Danışman: Prof. Dr. Ali GÜRSEL Mayıs 2022 Boru imalatında, yüksek frekans kaynağı ile sürekli alın dikişli üretim her geçen gün artmaktadır. Artan üretim, son kullanıcıya her zaman en iyi ürünü ulaştırmak için yüksek kalite standartları beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada boru sektöründe kullanılan yüksek frekanslı indüksiyon kaynağının (HFIW) farklı kullanım amaçlarına yönelik olarak üretilen ürünlerden numuneler alınarak, aynı şartlar altında ısıl işlem öncesi ve sonrası özellikleri incelenerek, kaynaktan dolayı oluşan gerilmeleri gidermek ve daha kaliteli, dayanıklı ve uzun ömürlü ürün elde etmek amaçlanmıştır. Bu çalışmada beyaz eşya, havlupan (heated towel) ve mobilya malzemesi olarak kullanılan ince cidarlı borulardan üretilen üç farklı cinste profil numunesi, kaynak öncesi, kaynak sonrası ve ısıl işlem sonrası mekanik testlere tabi tutulup gözlemlenmiştir. Kaynak yapılan borunun malzeme kalitesi havlupan için Erdemir Standardı olan 6112, beyaz eşya için 7114 ve mobilya malzemesi için 1311 olarak belirlenerek ve kalınlıkları hepsinde 1 mm tutulmuştur. Üretilen numunelere kaynak öncesi, kaynak sonrası ve ısıl işlem sonrası olmak üzere üç aşamalı testler uygulanmıştır. Uygulanan test ve analizler; mekanik (çekme) testleri, sertlik analizleri, boru ezme ve konik açma test yöntemleriyle dikiş mukavemeti muayeneleri ile mikro yapı analizleri yapılarak elde edilen veriler analiz edilmiştir. İncelenen numunelerde ısıl işlem etkileri belirlenip, yüksek frekans kaynağında ısı girdisinin sebep olduğu gerilimler yanında, ısıl işlemden kaynaklanan gerilimler de olduğu gözlemlenmiş, her iki işlemden kaynaklı gerilmeleri gidererek kalite standartlarının dışına çıkan ürünleri standartlara uygun hale getirmek için yapılması gerekenler tespit edilmeye çalışılmıştır. Çalışmanın sonunda, üretim sırasında kaynak tesirin altında kalıp sertleşen bölgeye uygun ısıl işlem uygulandığı taktirde, malzeme üzerindeki mekanik özelliklerin iyileştiği gözlemlenmiştir. Boru şekillendirme ve yüksek frekans kaynağı esnasında meydana gelen gerilimler ve kusurlar bu sayede giderilebilmiştir. Anahtar sözcükler: Boru İmalatı, Yüksek Frekans Kaynağı, Kaynak Gerilmeleri, Isıl İşlem.
Yüksek mukavemetli çift fazlı ve martenzit çeliklerin delik genişletme oranına zımba konik açısının ve ilk delik çapının etkisi
Gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler (AHSS), imal edilen araçların yüksek mukavemetlerinden dolayı hem güvenliğini arttırırken hem de daha düşük kalınlıklarda üretilebilmesine olanak sağlamıştır. Kalınlıktaki düşüş aracın ağırlıklarının azalmasına buda yakıt ekonomisinin iyileşmesinde önemli bir rol oynamıştır. Yüksek mukavemet-ağırlık oranları nedeniyle son yılda otomotiv endüstrisinde çok fazla ilgi çekmiştir. Fakat bu sacların yüksek mukavemetleri çeşitli şekillendirme problemlerini ortaya çıkarmıştır. Özellikle DP ve MART tipi AHSS çeliklerinin şekillendirme işlemleri sırasında kenar çatlama hatalarına ciddi bir eğilimi olduğu bilinmektedir. Sac malzemelerin kenar çatlama davranışları sıklıkla ISO 16630 standardında belirtildiği üzere 10 mm'lik sabit bir iç delik çapının 60°'lik bir konik zımba ile genişletilmesi ile test edilir. Fakat, bu çalışmada DP ve MART çeliklerinin kenar çatlama davranışlarını gözlemlemek amacıyla üç farklı başlangıç delik çapına sahip olan (14, 16, 18 mm) DP ve MART sac malzemeler üç farklı açıdaki (30°, 60° ve 90°) konik zımbalar ile delik genişletme testleri (DGT) yapılmıştır. DP ve MART saclarının konik zımba açısının ve ilk başlangıç delik çapındaki değişimlerin delik genişletme oranlarına olan etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre DP ve MART çeliklerinin delik genişletme oranlarının (DGO), konik zımba açısı ve başlangıç delik çapları ile önemli bir seviyede değişmediği gözlemlenmiştir. Bu durum DP ve MART çeliklerinin sahip oldukları düşük kırılma geriniminden kaynaklanmış olabileceği düşünülmüştür. DP ve MART çeliklerin kenar çatlama davranışlarındaki önemli faktörün konik zımba açıları ve ilk delik çapından ziyade mikroyapı bileşiminin daha etkili olduğu sonucuna varılmıştır.
Investigation of impact behavior of the nano-scaled particle filled hybrid composite plates
The present study aims to investigate the ability of graphene nanoplatelets (GnPs) inclusion effects on mechanical (tensile and flexural) and low-velocity impact (LVI) characteristics of glass, aramid, basalt and carbon fiber reinforced hybrid/non-hybrid composites. A high speed of mechanical stirrer was used for mixing of epoxy with GnPs particles at different GnPs weight contents (0, 0.1, 0.25, and 0.5 wt %), and the mixture of the GnPs enriched resin was applied to the fiber fabrics for different lay-up conditions by using the hand-layup and vacuum assisted hand lay-up method. Impact tests were performed by using a drop weight impact machine at the impact energy of 30J, and load to time/displacement history responses were evaluated and reported. Damage characteristics of the composite samples after the low-velocity impact tests were characterized and compared according to GnPs contents. In this way, the combined effects of GnPs loading and glass/aramid, glass/basalt, glass/carbon fiber hybridizations were investigated in detail. Results showed from this study that incorporation of GnPs particles at the certain concentrations significantly affected the impact resistance and mechanical properties of fiber reinforced hybrid/non-hybrid composites. However, excessive GnPs particle addition into the epoxy resin caused a reduction in mechanical and impact properties as a result of particle agglomeration with reducing load transferring from particle to matrix resin.
Sıvı soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin tasarımı ve deneysel incelenmesi
Elektrikli ve hibrit elektrikli araç sektöründe, araç performansına direkt etki eden batarya sistemleri üzerinde birçok araştırma ve geliştirme çalışması yapılmaktadır. Bu bağlamda batarya paketlerinde şarj/deşarj anında meydana gelen ve kontrol edilemediğinde pil hücrelerine ciddi derecede zarar veren sıcaklık sorunu üzerine odaklanılmıştır. Bahsedilen bu sorunun aşılması adına batarya termal yönetim sistemleri hayati bir öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, 18 adet silindirik lityum iyon pillerden oluşan batarya paketi, 1,5 mm et kalınlığındaki bakır plakalardan imal edilen S tipi bir sıvı soğutma kanalı içerisine yerleştirilerek sıvı soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin soğutma performansı üzerinde deneysel bir araştırma yapılmıştır. Batarya paketinin şarj ve deşarj deneylerinde, 15 °C, 25 °C ve 35 °C başlangıç sıvı giriş sıcaklıklarının, 475 ml/dk, 625 ml/dk ve 790 ml/dk sıvı akış hızlarındaki soğutma performansları incelenmiştir. Adyabatik bir deney ortamı sağlanamamış olmasından dolayı sıvı giriş sıcaklığının etkisi hakkında net bir sonuç elde edilememesine karşın, 15 °C – 25 °C arasındaki giriş sıcaklıklarının paket homojenliğine ve maksimum sıcaklığın düşürülmesine katkıda bulunabileceği çıkarımı yapılmıştır. Soğutma performansı açısından 15 °C başlangıç sıvı giriş sıcaklığı ve 790 ml/dk sıvı akış hızı kombinasyonunun en etkili sonuçlara sahip olduğu görülmüştür. Bu koşullarda batarya paketi ortalama sıcaklığı, maksimum sıcaklık ve maksimum sıcaklık farkı değerleri yaklaşık olarak sırasıyla % 39,35, % 39,75 ve % 62,10 oranında azaltılmıştır. Güç tüketimi ve soğutma performansı bir arada değerlendirildiğinde ise en verimli kombinasyonun 15 °C başlangıç sıvı giriş sıcaklığı ve 625 ml/dk sıvı akış hızı olduğu tespit edilmiştir.
Parçacık takviyeli epoksi esaslı polimer matrisli kompozit malzemelerin bazı mekanik özelliklerinin incelenmesi
Yüksek mukavemet ve hafifliğin istendiği birçok uygulamada, farklı iki veya daha fazla malzemelerin üstün özelliklerini birleştirmek için kompozit malzemelerin kullanımı oldukça tercih edilen bir çözümdür. Kompozit malzemelerin birleştirilmesi sırasında mekanik bağlantıların kullanımı; delik açılması, açılan deliğin çatlak oluşturması ve ağırlık artışı gibi sorunlara sebep olmakta bu yüzden yapıştırıcı kullanımı büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle ticari veya laboratuvar ölçekli yapıştırıcıların mekanik özelliklerini artırmaya yönelik çalışmalar da önem kazanmaktadır. Günümüzde yapışkan malzemelerin mukavemetini artırmak için farklı cinste mikro ve nano partiküllerin eklenmesi popüler bir konudur. Yapılan literatür çalışmalarında da görüldüğü üzere, yapışkan malzemelere mikro ve nano boyutlu partiküller eklendiğinde yapışkanın mukavemetinde önemli artışlar sağladığını görülmüştür. Bu çalışmada, tek bindirmeli bağlantı deneyleri ve çekme deneyinden elde edilen çekme mukavemetine etkileri incelemek için epoksi reçineye nano ve mikro boyutlarda ve farklı kütlece yüzde derişim oranlarında B, TiO2, Al2O3 ve SiC parçacıklar eklenmiştir. Tek bindirmeli bağlantıların geometrisi ASTM D5868 kesme standardına göre hazırlanıp kesilmiş ve yapıştırılmıştır. Daha sonra test numunelerine yine ASTM D638 standardına göre çekme testleri yapılmıştır. Tek bindirmeli bağlantı numunelerinin ortalama kopma yükleri ve ortalama yer değiştirme değerleri çekme ve kesme testlerinden elde edilmiştir. Bu çıkan değerlere göre tez çalışmasında kullanılan farklı parametrelerin yapışma performansına ve malzemenin bazı mekanik özelliklerine etkisi incelenmiş ve yorumlanmıştır.
Fotovoltaik-termal (FV/T) modül destekli buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin deneysel analizi
Enerji insan hayatında her geçen gün daha da önem kazanmaktadır. Dünyadaki enerji ihtiyacının büyük bir kısmı fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Fosil yakıtların fiyatlarındaki artış, artan talep, sonlu olması ve çevreye vermiş olduğu zararlardan dolayı araştırmacılar alternatif enerji kaynağı arayışına girmişlerdir. Çalışmalar sonucunda alternatif enerji olarak yenilenebilir enerji kaynaklarına doğru bir eğilim başlamıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları arasında temiz ve sonsuz olmasından dolayı güneş enerjisine olan ilgi her geçen gün artmaktadır. Son yıllarda güneş enerjisi tek başına kullanıldığı gibi soğutma ve ısıtma sistemlerine entegre edilerek birleşik sistem olarak da kullanılmaktadır. Ayrıca, enerji tüketiminde soğutma sistemleri önemli bir yer tutmaktadır. Çünkü küresel enerji tüketiminde neredeyse üçte birine soğutma, ısıtma ve iklimlendirme sistemleri neden olmaktadır. Bu sebeple, soğutma sistemlerinin performansında yapılacak bir iyileştirme enerji tüketimini ciddi anlamda düşürecektir. Bu konu ile alakalı yapılan birçok çalışma bulunmaktadır. Ayrıca, son yıllarda sistemlerin tek olarak değil başka sistemlerle birleştirilerek performanstaki değişiminin analizi gün geçtikçe popüler hale gelmektedir. Günümüzde soğutma ve ısı pompası sistemlerinde güneş enerjisi desteği ile birleşik sistemler kullanılmaktadır. Bu çalışmada Fotovoltaik/Termal modül destekli buhar sıkıştırmalı soğutma sisteminin (FV/T-BSSS) performansı analiz edilmektedir. Deneyler sonucunda, FV, FV/T ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃)'nin modül yüzey sıcaklıkları sırasıyla 68,39 ℃, 42,43 ℃, 47,58 ℃, 49,8 ℃ ve 52 ℃ olarak tespit edilmiştir. FV, FV/T ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃)'nin elektrik verimleri sırasıyla %15,52, %16,32, %16,15, %16,05 ve %15,94 olarak hesaplanmıştır. BSSS ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için COP değeri sırasıyla 3,82, 3,66, 3,4 ve 3,17 olarak elde edilmiştir. BSSS ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için toplam ekserji kaybı sırasıyla 370 W, 387 W, 394 W ve 398 W olarak elde edilmiştir. BSSS ve FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için ekserji verimleri sırasıyla %34,33, %32,42, %30,06 ve %28,67 olarak hesaplamıştır. FV/T-BSSS (25 °C, 30 °C ve 35 °C)'nin enerji maliyeti sırasıyla 0,359 $/kWh, 0,443 $/kWh ve 0,508 $/kWh olarak hesaplanmıştır. Ayrıca, termoekonomik analiz sonucunda R_ex değeri FV/T-BSSS (25 °C, 30 °C ve 35 °C)'de sırasıyla 0,647 kWh/$, 0,686 kWh/$ ve 0,692 kWh/$ olarak hesaplanmıştır. Çevre-ekonomik analiz sonucunda FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃) için 15,17 ¢/h, 16,52 ¢/h ve 17,6 ¢/h olarak elde edilmiştir. FV/T-BSSS (25 ℃, 30 ℃ ve 35 ℃)'de elde edilen sıcak su miktarları sırasıyla 475 L, 300 L ve 210 L'dir.
Zırh çeliklerinin ark kaynak yöntemleri ile kaynaklanabilirliği
Özellikle ağır savunma sanayinde yoğun olarak kullanılan zırh çelikleri için yapılan literatür araştırmalarında, kaynaklı birleştirme işlemlerinde uygulanan yüksek ısı nedeniyle, ısı tesiri altında kalan bölgeler ve kaynak metalinde oluşan mikroyapısal değişimlerin etkisiyle, ana metale nazaran daha düşük mekanik ve metalürjik özelliklerin oluştuğu bilinmektedir. Kaynak işlemi nedeniyle metalürjik, mekanik ve balistik özellikleri zayıflayan kaynak bölgesinin söz konusu özellikler bakımından iyileştirilmesi ve geliştirilmesi, ülkemizin de jeopolitik ve stratejik konumları göz önüne alındığında savunma sanayimiz için son derece önemli ve hayati bir konudur. Bu amaç doğrultusunda, bu çalışmada zırh çeliklerinin kaynak bölgesinde oluşan dezavantajlı durumlar tespit edilerek, bu durumların yok edilmesi veya azaltılması amacıyla Protection 500 zırh çeliğinin örtülü elektrodla elektrik ark kaynağı ve gazaltı (MAG) kaynak yöntemleriyle birleştirilmesi ve elde edilen birleştirmelerin mekanik - metalürjik performanslarının araştırılması hedeflenmiştir. Elde edilen birleştirmeler çekme, mikrosertlik, eğme testleri ile optik mikroskop, SEM, EDS ve kırılma yüzeyi incelemelerine tabi tutulmuştur. Tüm sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde; Protection 500 zırh çeliklerinin kaynaklı birleştirme işlemlerinde metalürjik ve mekanik performans açısından en verimli kaynak yönteminin MAG kaynağı olduğu, en uygun ilave malzemenin ise MAG kaynağında kullanılan MG 183 kodlu ilave tel olduğu tespit edilmiştir.
AISI 304L paslanmaz çelik malzemelerin lazer kaynağıyla birleştirilmesinde nitrasyon işleminin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin araştırılması
Geniş kullanım olanağı bulunan ve birçok fayda sağlayan nitrasyon işleminin östenitik paslanmaz çeliklerin kaynak işlemiyle birlikte ele alındığı, "AISI 304L Paslanmaz Çelik Malzemelerin Lazer Kaynağıyla Birleştirilmesinde Nitrasyon İşleminin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklere Etkisinin Araştırılması" başlıklı bu tez çalışmasında; otomotiv, uzay, havacılık, üretim, sağlık, gıda ve savunma endüstrisi gibi birçok alanda kullanılan östenitik paslanmaz çeliklerin lazer kaynağıyla birleştirilmesi ve nitrasyon işleminin lazer kaynağına etkileri araştırılmıştır Lazer kaynak yöntemiyle, 3 farklı güç parametresinde birleştirilen AISI 304L östenitik paslanmaz çelik numunelere yapılan mekanik testlerde optimum sonuçların 1500 Watt güç ile birleştirilmiş numunede oluştuğu görülmüştür. Optimum kaynak parametresi belirlendikten sonra numunelere kaynak öncesi ve kaynak sonrası nitrasyon işlemleri uygulanarak, nitrasyon işleminin kaynak işlemi üzerindeki etkileri mikroyapı ve mekanik özellikler bakımından araştırılmıştır. Lazer kaynağı ve nitrasyon işlemine tabi tutulan AISI 304L östenitik paslanmaz çelik malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde çekme, eğme ve sertlik deneylerinden faydalanılmıştır. Mikroyapısal özellikler ise optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemelerden alınan görüntüler yardımıyla yorumlanmıştır.
Elektrikli araçlar için hava soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin tasarımı ve deneysel incelenmesi
Çevre kirliliğinin azaltılması ve çevrenin korunması ile birlikte iklim değişikliğinin en büyük sorunları hafifletilmeye çalışılmaktadır. Çevre kirliliğinin %23'lük kısmı otomotiv sektörüne aittir ve otomotiv sektörü neden olduğu bu kirliliği içten yanmalı motorlar yüzünden gerçekleştirmektedir. Bu sebeple de hem otomotiv üreticileri hem de bilim adamları zararlı emisyonlardan kurtulmak için elektrikli araçların (EA) ve hibrit elektrikli araçların (HEA) geliştirilmesi için büyük çabalar harcamaktadırlar. Batarya paketi elektrikli araç ve hibrit elektrikli araçların en önemli aksamını oluşturmaktadır. Hibrit elektrikli araçların bir kısmı ya da tamamı elektrikle çalışırken elektrikli araçlar tamamen batarya paketi ile çalışır. Enerji ve güç yoğunluğunun yüksek olduğu lityum iyon piller, uzun ömürlü ve çevre dostu olmaları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte düşük ve yüksek sıcaklık değerlerinde performansın düşmesi, pil hücrelerinin dayanıklılığının ve ömrünün tükenmesi, termal kaçaklar nedeniyle oluşan güvenlik riskleri pil paketi için batarya termal yönetim sistemini zorunlu kılmaktadır. Bu tez çalışmasında, silindirik yapıdaki 18 adet lityum iyon pil hücresinden oluşan pil takımı ve üç farklı modelin (arka ve yan tarafların açık olduğu model, arka tarafın açık yan tarafların kapalı olduğu model ve arka tarafın kapalı yan tarafların açık olduğu model) bir arada olduğu hava soğutmalı batarya kutusu tasarlanıp imal edilmiştir. İmal edilen bu yapı ile hava soğutmalı batarya termal yönetim sisteminin soğutma deneyleri yapılmıştır. Fanın iki farklı hız değerinde (1,088 ve 0,812 hava akış debisi) kullanıldığı deneylerde pil paketinin şarj ve deşarj durumundaki sıcaklık değerleri incelenmiştir. Batarya kutusunun tasarımında hava deliklerinin portatif yapıda tasarlanması, tek batarya kutusunda farklı modellerin bir arada olmasını sağlamıştır. 25 oda koşullarında gerçekleştirilen deneylerde; hava akış hızının artması, pil paketinin sıcaklık dağılımının daha homojenik bir yapıda olmasını, hava giriş alanının artması ise soğutma performansını artırmıştır. Batarya paketinin ortasında yer alan pil hücrelerinin daha çok ısındığı gözlemlenmiştir. Ayrıca hava akışının doğrusal olması batarya paketi içerisindeki sıcaklık dağılımının daha homojen bir yapıda olmasını sağlamıştır. Bu çalışma ile hava soğutmalı batarya termal yönetim sistemi alanında yapılan çalışmalara katkı sağlamak amaçlanmıştır.
Bending stress analysis and fatigue life estimation of involute spur gears by finite element method (fem)
The aim of this study is to perform fatigue analysis of spur gears depending on bending strength by using finite element method under static conditions. The change of stresses at the bottom of the tooth is an important parameter affecting the life of the gear. Several studies have been carried out for different gear types in relation to the bending of the gears in recent years. These studies are carried out with the analytical, experimental and finite element methods by using different parameters of the gears. Advanced computer technologies have provided significant convenience to designers and manufacturers in the analysis of machine elements such as gears which can affect many parameters. Assumptions and uncertainties in analytical methods, cost and time loss of experimental methods increase the importance of computer aided analysis. Computer aided finite element analysis with new developments gives very close results to the experimental studies. In this study, firstly, tooth root bending stress have been analysed under the parameters such as various load, rim thickness, teeth numbers, pressure angle, and module then compared with the ISO 6336-3:2006 (E) standards analytical calculations for same gear models. The effect of the parameters on number of cycle was investigated and fatigue strength of gears were analysed. Key Words: Spur Gears, Bending Stress, FEM, Gear Bending Fatigue Strength.
Parçacık takviyeli fonksiyonel derecelendirilmiş alüminyum köpüklerin mekaniksel ve fiziksel özelliklerin araştırılması
Bu çalışmada boşluk tutucu tekniği ile parçacık takviyeli alüminyum köpükler üretilmiş ve üretilen köpüklerin mekaniksel ve fiziksel özellikleri karşılaştırılmıştır. Köpüklerin üretiminde başlangıç malzemeleri olarak %99,5 saflıkta Al tozu (<44 µm), ortalama çapı 7 µm SiC parçacıkları ve boyutları 1-5 mm arasında değişen üre granülleri kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar alüminyum ve SiC parçacıklarının (ağırlıkça %3, %5 ve %7) karıştırılması ile başlanmıştır. Ardından boşluk tutucu olarak hacimce %75 üre granülleri Al-SiC karışımına ilave edilmiştir. Hazırlanan karışım üç boyutlu bir karıştırıcıda 30 dakika karıştırılmıştır. Daha sonra karışım tek eksenli hidrolik preste 600 MPa basınç altında sıkıştırılmıştır. Preslenmiş kompaktlardaki ürelerin çözünümü için numuneler 80°C'de 3 saat su banyosunda bekletilmiş ve sonrasında 650°C'de 2 saat boyunca fırında sinterleme işlemine tabii tutulmuştur. Üretilen numunelerin sıkıştırma kuvvetleri altında ezilme davranışlarını belirlemek için basma testi uygulanmıştır. Bununla birlikte hücre duvarlarındaki sertlik değişimini belirlemek için mikro sertlik testleri uygulanırken, köpük yapıların gözenek morfolojileri ve yoğunluk değişimleri karakterize edilmiştir. Buna göre her üç köpük türünde de (Al köpük, %5 SiC-Al köpük ve FD-Al köpük) elde edilen gözeneklilik miktarı kullanılan üre miktarıyla oransal olarak (%75) uyum sağlamıştır. Bununla birlikte SiC parçacıklarının köpüklerin hücre morfolojisi üzerindeki etkisi yok denecek kadar azdır. Diğer taraftan mekanik performansın gelişimi açısından oldukça önemli etkiye sahiptir. Çökme gerilimi (4,48 MPa), plato gerilimi (5,01 MPa) ve enerji emme kapasitesinin (2,47 MJ/m3) en yüksek olduğu köpük türü FD-Al köpüklerdir.
Ni kaplı grafen nanoplakalar ile takviyelendirilmiş Al kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, nikel kaplı grafen ilavesinin alüminyum kompozitlerin fiziksel ve mekaniksel özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma öncelikli olarak grafen nano plakaların (GNP) nikel ile kaplanması ile başlamıştır. Bu işlem için beş farklı kimyasal süreç takip edilmiştir. Bunlar GNP parçacıklarının temizlenmesi, yüzey pürüzlülüğünün artırılması, yüzeylerin aktif hale getirilmesi ve kaplama çözeltisinin uygulanması şeklindedir. Kimyasal kaplama süreçleri tamamlandıktan sonra Al ve Ni-GNP (ağırlıkça %0; 0,8; 1,2 ve 2) tozları geleneksel toz metalurjisi prosedürleri uygulanarak bulk numune haline getirilmiştir. Öncesinde başlangıç tozları bilyalı karıştırıcıda 300 rpm dönme hızında dört saat boyunca karıştırılmıştır. Karışım süresince işlem kontrol ajanı olarak ağırlıkça % 0,3 oranında stearik asit kullanılmıştır. Soğuk kaynak yapılmasını önlemek ve grafenin yapısının bozulmasını önlemek için bilyalı öğütme her döngüde 10 dakika dinlenerek 20 dakika boyunca çalıştırılmıştır. Karışım sonrasında toz numuneler 600 MPa basınç altında soğuk olarak preslenmiştir. Ham dayanıma sahip bulk numuneler devamında 630°C sıcaklıkta argon atmosferi altında sinterleme işlemine tabii tutulmuştur. Akabinde üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek için Vickers mikrosertlik testi ve basma testi uygulanmıştır. Deneysel mikrosertlik sonuçları, Meyer yasası, orantılı numune direnci modeli, elastik-plastik deformasyon modeli ve Hays Kendall (HK) yaklaşımı kullanılarak analiz edilmiştir. Böylece en uygun yaklaşım modeli olarak Hays–Kendall yaklaşımı belirlenmiştir. Artan Ni-GNP oranı ile birlikte basma dayanımında %7 artış sağlanmıştır.
İnsansız hava araçları için hibrid yapılı iniş takımı tasarımı, yapısal optimizasyonu ve mekanik analizi
İnsansız hava araçları (İHA) günümüz savunma sanayiinin kritik araçları arasında yer almaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte savunma sanayii araçları da modernize olmuş ve daha etkin ve verimli araçların üretimi mümkün hale gelmiştir. İHA'ların en önemli özelliklerinin başında operasyonel faaliyetlerde personele gerek kalmadan savunma operasyonlarının gerçekleştirilmesi gelmektedir. İHA'ların hem yapısal güvenliğinin sağlanması hem de operasyon süresinin arttırılması için gövde üretimlerinde çeşitli gelişmiş bileşenler kullanılmaktadır. Bu bileşenlerin seçiminde etkili faktörlerin başında hafiflik ve mekanik dayanım kriterleri gelmektedir. Üreticiler, ağırlığın önemli derecede arttırılmadan mekanik mukavemetin arttırılması amacıyla çeşitli üretim teknikleri ve malzemeler kullanarak savunma, havacılık, ulaşım ve denizcilik gibi sektörler için farklı özelliklere sahip bileşenler geliştirmişlerdir. Ağırlık, mekanik dayanım, darbe direnci, korozyon direnci gibi kriterlerin aynı anda sağlanabilmesi için bileşenlerin tasarımında ve üretiminde çeşitli optimizasyon yöntemlerinden yararlanılmaktadır. Üç boyutlu yazdırma tekniklerinin ve araçlarının gelişmesi ile birlikte birçok alanda düşük maliyetli, hafif ve karmaşık geometrili parçalar da üretilmiş ve kullanılmıştır. Bu tekniğin en önemli avantajlarından birisi farklı optimizasyon yöntemleri ile geliştirilen karmaşık geometrili ürünlerin hızlı bir şekilde üretilebilmesidir. Bu tez çalışmasında; insansız hava araçlarında kullanılabilecek hafif fakat gelişmiş mekanik özelliklere sahip bir iniş takımının geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla ana iniş takımı ve burun iniş takımı bileşenleri geliştirilmiştir. İniş takımı bileşenlerinin hafifletilmesi amacıyla topoloji optimizasyonu tekniklerinden yararlanılmıştır. Geliştirilen burun iniş takımının mekanik özellikleri sonlu elemanlar analizi yöntemi ile incelenmiştir. Ana iniş takımı dikmesi için hibrid yapılı bir tasarım geliştirilmiştir. Geliştirilen hibrid yapılı tasarımın yapısal optimizasyonu sonlu elemanlar analizi ile gerçekleştirilmiş ardından gerçekleştirilen mekanik analizler ile tasarımın mekanik performansı deneysel olarak test edilmiştir. Deneysel test numunelerinin üretiminde üç boyutlu yazdırma tekniklerinden yararlanılmıştır. Ayrıca gerçekleştirilen sayısal analizler ile geliştirilen tasarımın gerilme ve deformasyon oluşumları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, topoloji optimizasyonunun yapının mekanik direncini azaltmadan ağırlığını düşürmede etkili olduğunu göstermiştir. Hibrid yapılı iniş takımı tasarımı ise mekanik dayanımın arttırılmasına önemli derecede katkı sunmuştur.
Design and manufacturing of a new type torque connection
Torque connection (coupling) is termed as a device used to connect two shafts to each other at their ends for the purpose of transmitting power. The couplings can be divided into two main groups, first is rigid coupling second type is flexible coupling. Rigid coupling used to connect two shafts which are perfectly aligned and flexible coupling used to join two rotating parts and allow some degree of misalignment. The flexible coupling also falls into two main categories: Material Flexing and Mechanical Flexing. The material flexible types obtain their flexibility from stretching or compressing a resilient material or from the flexing of thin metallic discs. The mechanical flexing couplings accept misalignment from rocking, rolling or sliding of metal surfaces. In this thesis, design and simulation of a modified coupling was studied. Design of coupling was conducted by solid modeling CAD software (SOLIDWORKS 2018). After preparing the 3D model in SOLIDWORKS, the numerical analysis was obtained with the use of ANSYS 16.2 software. Manufacturing of each part of the new design was explained in details. Comparisons made between the new design and standard flange coupling with respect to load capacity and misalignment. The new design is an attempt to reach a better performing coupling. By combining the two types of the main categories: Material Flexing and Mechanical Flexing type of couplings, increasing the critical part's area to decrease the stress that may be occurring, giving some parts the ability to slide and with the presence of the resilient material, high misalignment and high torque capacity with more reliability were obtained.
Cu10sn + ZrO2 + CNT hibrit nanokompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve mikroyapı - mekanik özelliklerinin araştırılması
Saf malzemelerle karşılaştırıldığında mükemmel mekanik ve elektriksel özellikleri nedeniyle, son zamanlarda nanokompozit malzemeler araştırmacıların dikkatini çekmiştir. Bronz malzemeler iyi elektriksel ve termal iletkenliklere sahiptir. Bununla birlikte, düşük mukavemet, sertlik ve aşınma direnci nedeniyle endüstriyel uygulamalarda zaman zaman problemler yaşanmaktadır. Bu sorunu çözmek için bilim adamları, yüksek mukavemet ve sertlik ve aşınma direncine sahip bronz esaslı kompozit üretmeyi başarmıştır. Bu çalışmada, bronz matrisli hibrit nanokompozitler toz metalurjisi metodu ile üretilmiştir. Çalışmada matris malzemesi olarak ön alaşımlı Cu10Sn tozları ile takviye malzemeleri olarak karbon nanotüp (CNT) ve Zirkonya (ZrO2) kullanılmıştır. Üretilen hibrit nanokompozitlerin mikroyapısal – mekanik özellikleri araştırılmıştır. Çalışma sonucunda sertlik ve aşınma davranışı özelinde takviye oranlarına göre Zirkonya takviyesinin olumlu etkileri olduğu tespit edilirken, CNT takviyesinin olumsuz etkileri olduğu görülmüş, hibrit kompozitlerde ise her iki takviye özelliklerinin ortalaması mekanik özellikler gözlemlenmiştir
Alüminyum alaşımlarının ekstrüzyon yöntemiyle üretiminde ekstrüzyon hızı ve sıcaklığın malzemenin mekanik ve metalurjik özellikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada, günümüzde pek çok alanda kullanılmakta olan iki farklı alüminyum alaşımının ekstrüzyon yöntemiyle farklı hız ve farklı sıcaklık parametreleri altındaki üretimlerinde mekanik ve metalürjik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmada DC döküm yöntemi ile dökülen AA6061 ve AA6063 alaşımları, malzemede hem yüzey kalitesini, hem de mekanik özellik değerlerini artırmak ve tanelerin homojen dağılımını sağlamak amacıyla ekstrüzyon öncesinde homojenizasyon ısıl işlemine maruz bırakılmıştır. Ekstrüzyon üretim metoduyla üretilen numunelere ayrıca yapay yaşlandırma işlemi de uygulanmıştır. Test numunelerine sertlik ve çekme deneyleri, makro ve mikro boyutta yapı incelemeleri SEM ve EDS yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Sertlik sonuçları, akma ve çekme gerilmeleri mukayese edilerek değiştirilen parametrelerin alüminyum profil üzerindeki mekanik ve metalürjik etkileri incelenmiştir.
Yeni bir kanat yapısına sahip dikey eksenli rüzgâr türbini geliştirilmesi
Artan ihtiyaçlar ve artan üretim kapasiteleri sonucunda enerjiye olan ihtiyaç da artmış, talep yoğunluğu nedeniyle enerji tedariki de zorlaşmıştır. Yer katmanlarında depolanmış olan sınırlı enerjinin kullanımının birçok çevre sorununa sebep olması ve tabiatın döngüsüne olumsuz etkilerinin günden güne artması, yetkililerin yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgisini artırmıştır. Bu ilginin yönü, kullanımı kolay, teknolojisi olgunlaşmış ve en hızlı gelişen enerji kaynakları doğrultusundadır. Ülkeler kendilerine ait devamlı bulunabilecek, hammadde maliyeti olmayan enerji kaynaklarına yatırımlarını yapmaktadırlar. Ülkeler enerjide ithalatı azaltması, çevre dostu olması, tesis kurulumunun kolay ve hızlı olması gibi nedenlerle rüzgâr enerjisini tercih etmektedirler. Bu çalışmada, alternatif enerji kaynaklarından olan rüzgâr enerjisi ve rüzgâr enerjisinden elektrik enerjisi üreterek veya mekanik enerji olarak faydalanmamızı sağlayacak rüzgâr türbinleri incelenmiştir. İlerleyen safhada dikey eksenli rüzgâr türbini geliştirilerek prototip tasarımı ve imalatı yapılmıştır.
Deniz yolu taşımacılığında kullanılan ambar kapak açma vinç kancasının tasarımı ve analizi
ÜGünümüzde, denize kıyısı olan ülkeler; yük, kargo, vb. taşımacılıklarını gemiler aracılığıyla yapmaktadır. Yük taşıyan bu gemilerin ambar bölgeleri çeşitli tiplerde ambar kapaklarına da sahiptir. Bu ambar kapakları çok ağır olduklarından dolayı, ambar kapak açma vinçler ve bu vinçlerinde yükleri senkronize şekilde ambar kapaklarını açıp-kapatmak için çeşitli kanca tipleri bulunmaktadır. Bu çalışmada ambar kapak açma vinç kancaları için kaynak bağlantısı olmayan ve sökülebilir birleştirme makine elemanları kullanılacak biçimde kanca tasarımı yapılmıştır. Statik ve dinamik yükleme koşulları altında meydana gelecek olumsuzlukları önceden tespit etmek için modellenen özel vinç kancasının, analitik ve nümerik analizleri yapılarak oluşabilecek olumsuz durumlarında önüne geçilerek tasarımda optimum iyileştirmeler sağlanmıştır. St37 ve yüksek dayanımlı Weldox700 çeliği ile üretimi yapılan kancaların nümerik ve analitik analizleri yapılarak optimum düzeyde imalatı gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Weldox700 çeliği numunelerine geleneksel ısıl işlem, geleneksel ısıl işlemi tamamlayıcı olan farklı bekletme sürelerinde -180 ⁰C'de derin kriyojenik işlem yapılmıştır. Derin kriyojenik işlem sonrası temperleme işlemi (200 ⁰C'de 120 dakika) uygulanmıştır. Bu işlemler sonrasında deney numunelerinin ayrıntılı mekanik ve morfolojik özelliklerinin analizleri yapılmış, sonuçlar birbirleri ile ayrıntılı bir şekilde kıyaslanmıştır. Bu deneysel veriler, sonlu elemanlar metodu ile ANSYS 2019 R2 analiz programı kullanılarak kancanın yükleme koşulları altında optimum düzeyde emniyetlilik özelliği gösterdiği görülmüştür.
32CRMOV12-10 çeliğinin elektro erozyon tezgâhında işleme performansının incelenmesi
Bu çalışmada, 32CrMoV12-10 çeliği, üç farklı elektrot (bakır, grafit ve tuncop), üç farklı boşalım akımı (10, 20, 30 A) ve üç farklı vurum süresi (200, 400, 600 µs) sabit talaş derinliği (1 mm) ve sabit bekleme süresi (50 µs) parametreleri kullanılarak işlenebilirlik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler sırasında elektrot malzemelerinin malzeme yüzeyinde oluşturduğu işleme süresi, delik çapı, malzeme aşınma miktarı, yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmış ve elde edilen sonuçlar deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlara göre boşalım akımın ve vurum süresinin artmasıyla birlikte işleme süresinde azalma, delik çapı, malzeme aşınma miktarı ve yüzey pürüzlülüğü değerlerinde ise artış meydana gelmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda 32 ve 50 HRC sertliğinde gerçekleştirilen deneylerde, işleme süresi için en uygun işleme parametreleri, bakır elektrot malzemesi ile 30 A boşalım akım ve 600 µs vurum süresi değerinde 2 dak olarak bulunmuştur. Delik çapı için en uygun işleme parametreleri, elektrot malzemesi için bakır elektrot, boşalım akım için 10 A ve vurum süresi için ise 200 µs değerinde 12,2085 mm olarak elde edilmiştir. Malzeme aşınma miktarı için en uygun işleme parametreleri 30 A akım, 600 µs vurum süresinde grafit elektrot ile 0,9883 g olarak belirlenmiştir. Yüzey pürüzlülüğü için en uygun işleme parametreleri 10 A boşalım akım, 200 µs vurum süresi değerinde bakır elektrot malzemesi ile 7,2 µm olarak tespit edilmiştir. 50 HRC için yüzey pürüzlülük değerlerinin 32 HRC' ye göre daha iyi olduğu saptanmıştır.
Determination of mechanical behaviors of filament wound hybrid composite pipes
This study investigates the effects of intraply fiber hybridization on mechanical properties of composite pipes fabricated by filament winding technique. For this purpose, a 2-axis automated filament winding machine has been designed and fabricated to prepare composite pipe samples. The samples were manufactured at 6 layers at three different fiber orientations (±(40°), ±(55°) and ±(70°)) in order to investigate the effect of hybridization more effectively, by following performance at different winding angles. Split-disk test as in ASTM D2290 was used to establish apparent tensile strength of the samples. Axial compression behaviors and stiffness characteristics of the samples were determined according to ASTM D695 and ASTM D2412, respectively. In addition, the samples were separately compressed in axial and lateral directions and the crushing behaviors were determined in these directions. Finally, ignition loss tests were carried out in accordance with ASTM D2584 to determine the fiber contents of the samples. Failure modes were examined for each test separately to understand the fracture mechanisms. Tensile test results showed that apparent tensile properties of non-hybrid composite pipes are better than those of hybrid composite pipes. The quasi-static compression performance of hybrid samples was found to be marginally different in axial and radial directions such as; inclusion of carbon fiber improved compression strength in the axial direction while leading decrease of pipe stiffness in the radial direction. Crushing procdure of hybrid composite pipes were seen as more stable and regular compared to non-hybrid ones. The overall performance of the hybrid composites were found to be in the range of the results of non-hybrid composite pipes.
Computational study of gas turbine blade leading edge internal cooling using efficient heat transfer surfaces
Gas turbine blades are one of the most critical components due to their exposure to high thermal and centrifugal loads. Today studies in this field are concentrated on the improvement of gas turbine performances in terms of higher power output. In the present numerical study, flow and heat transfer characteristics of 3-D triangular vortex generators (VGs) located in a triangular duct representing internal cooling channel of a gas turbine blade are investigated deeply to find the best VG type and the best streamwise and spanwise distances between the VGs and the duct base in the context of thermal and hydrodynamic properties. The investigated VG types are periodically located inside the triangular duct in either smooth or in alternating directions and they are oriented as CFU-CFU, CFD-CFD, CFU-CFD and CFD-CFU configurations. The flow Reynolds number is fixed to 20,000, and inlet and wall temperatures are fixed to 20°C and 1760°C, respectively. The rotation number is 0.488. According to the present numerical results, it is found that the best cooling performance for the leading edge of the gas turbine blades is obtained for the CFD-CFU configuration and for the streamwise distance between the VGs is equal to the 0.5 times to the VG length and the best spanwise distance between the VGs and the duct base is equal to 0.0222 and0.222 times the VG length, for the CFD and CFU configurations, respectively.
Simulation of signal processing for wrist rehabilitation
Rehabilitation is defined as an activity enabling a person to perform required mental or physical function. Rehabilitation engineering and use of biomedical signals in rehabilitation are quite promising in recent research studies. Rehabilitation robotics is required to improve quality of elderly people life or easing life of disabled person. Some manipulative operations are necessary especially for daily living activities. Research in this study is directed to get biomedical signals for rehabilitation use. Initially EMG based system is considered with a wrist exerciser. Measurements are taken by volunteer students. Then IMU's (XSens system) are placed, and the experiments with a wrist exerciser are performed. Biomedical signals are intended to understand signals nature with signal processing in wrist rehabilitation use. Finally IMU's are fitted to exoskeleton to improve exoskeleton with robotic rehabilitation.
AA5754 alüminyum alaşımının farklı sıcaklık ve gerinim hızlarının deformasyon davranışına olan etkilerinin incelenmesi
Alüminyum gelişen teknolojiyle birlikte önem kazanan malzemelerden biridir. Otomotiv endüstrileri araç ve gereçleri tasarlamadan önce yüksek sıcaklıklarda alüminyum alaşımlarının şekillendirilebilirliğinin iyileştirilmesinin karakterizasyonuyla çok ilgilenmektedir. Ilık sıcaklıklarda şekillendirme yapılarak alüminyum alaşımlarının şekillendirilebilme kabiliyetleri arttırılabilir. Bu nedenle önce Alüminyum alaşımlarının ılık sıcaklıklarda göstermiş olduğu deformasyon davranışının incelenip, ılık sıcaklıkların Alüminyum alaşımlarının deformasyonunda nasıl bir rol oynadığının belirlenmesi gerekmektedir. Bahsedilen konudan yola çıkarak bu çalışmada gerinim hızı ve sıcaklığın AA5754 Alüminyum alaşımının deformasyon davranışına olan etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada oda sıcaklığı (OS), 200 °C, 250 °C, 300 °C ve 350 °C sıcaklıklarında ve üç farklı gerinim hızı değerlerinde (0,001 s^(-1) , 0,01s^(-1) ve 0,05 s^(-1)) çekme testleri uygulanmıştır. Deneyler sonucu elde edilen verilerden faydalanılarak AA5754 alaşımının uzama kapasitesindeki değişim, sertleşme kapasitesindeki değişim, deformasyon yaşlanması ve deformasyon hız hassasiyetlerindeki değişimler incelenmiştir. Ayrıca sonlu elemanlar analizinde Backofen ve Voce sertleşme modelleriyle akış eğrileri tahmin edilmiş ve gerçek verilerle karşılaştırılıp hata oranları elde edilmiştir. Deneyler sonucunda sıcaklık artışının, genel olarak AA5754 alaşımının akma ve çekme mukavemeti değerlerinde bir düşüşe neden olduğu görülmüştür. Ancak hem akma hem de çekme dayanımı değerlerindeki azalma, en düşük gerinim hızı için çok daha yüksek olurken, en yüksek gerinim hızı için daha düşük olmuştur. Yüksek gerinim hızlarında oluşan daha yüksek deformasyon yaşlanması etkisiyle uzama kapasitesinde azalmaya neden olmuştur. Sonlu elemanlar analizinde sıcaklık arttıkça, Backofen modelinin akış eğrilerini doğru tahmin edebilme yüzdesinde düşüş meydana geldiği gözlemlenmiştir. Backofen modelinde modelinin 0,05 s^(-1) ve 0,01 s^(-1) için 250 °C'ye kadar deneysel akış eğrilerini doğru bir şekilde tahmin edebildiği tespit edilmiştir. En düşük gerinim hızında 250°C sıcaklığa kadar meydana gelen maksimum hata oranın % 14,40 olduğu görülmüştür. Voce modelinin malzeme davranışını 0.01 s^(-1) ve 0.05 s^(-1) gerinme hızları için tüm sıcaklıklarda doğru bir şekilde tahmin edebildiği görülmektedir. Voce yapısal modelinin, F&B'ye göre daha iyi tahmin yeteneğine sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Yüksek mukavemetli sac metal malzemelerin farklı deformasyon parametreleri altındaki geri esneme davranışlarının incelenmesi
Sac malzemelerin şekillendirilmesinde sıkça kullanılan yöntemlerden biri bükme işlemidir. Sacın büküm işlemi tamamlandıktan sonra geri esnemesi imalat verimini önemli ölçüde düşürmektedir. Geri esneme davranışını etkileyen faktörler, şekillendirilmiş metal levhalar üzerindeki geri esnemeyi kontrol etmek ve sınırlamak için iyi araştırılmalıdır. Bu çalışmada MART1200 ve MART1400 Ultra Yüksek Mukavemetli Çelikler üzerinde şapka şeklinde bükme deneyleri yapılmıştır. Farklı yağlama koşullarının geri esneme üzerindeki etkisini araştırmak için yapılan deneylerde üç farklı yağlayıcı türü (Teflon film, Grafit ve Teflon film + Grafit) kullanılmıştır. Kuvvet tutma süresinin geri esnemeye etkisini gözlemlemek için bükme darbesinin sonunda 6.5 tonluk sabit bir dip kuvveti uygulanmış ve numuneler üzerinde kuvvet 0, 10s ve 60s tutulmuştur. Ek olarak MART1400 çeliğinin baskı plakası kuvvetinin geri esneme üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Baskı plakası kuvveti ve kalıp ile sac arayüzleri arasındaki sürtünmenin azalmasının, yan duvarlar ve flanş bölgelerindeki geri esnemeyi önemli ölçüde azalttığı gözlemlenmiştir. Ek olarak yan duvar kıvrılmasını da azalttığı görülmüştür. Ancak kuvvet tutma süresi geri esneme için anlamlı bir fark yaratmamıştır. Bu çalışmada sac tabanının daha düşük sürtünme koşullarında ve baskı plakası kuvvetinde daha büyük bir deformasyona uğradığı ve geri esnemenin azalmasına neden olduğu sonlu elemanlar analizi ile ortaya konulmuştur. Anahtar Sözcükler: Geri Esneme, Mart Çelikleri, Şapka Şeklinde Bükme, FEA, Gerilme Analizi
DP800 ve MART1400 gelişmiş yüksek mukavemetli çeliklerin farklı kalıp açılarındaki derin çekilebilirliğinin araştırılması
Derin çekme, önemli ve geniş çapta uygulanan sac şekillendirme yöntemlerinden birisidir. Bu yüzden sac metallerin derin çekilebilirliğinde elde edilen küçük iyileştirmeler bile, sac metalin daha karmaşık ürünlere dönüştürülme kabiliyetini önemli ölçüde artırmaktadır. Gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler (AHSS'ler), yüksek dayanımlarından dolayı otomotiv endüstrisinde en popüler kullanılan çeliklerden birisidir. Bununla birlikte, düşük süneklikleri sebebiyle bu çeliklerin derin çekme işlemi sırasında zımba radyüs bölgesi yakınında önemli yırtılma sorunlarınlarıyla karşılaşılmaktadır. Bu çalışmada, AHSS'ler için açılı kalıplarda derin çekme ile daha yüksek bir derin çekme oranının (DÇO) elde edilip edilemeyeceğini araştırmak amacıyla DP800 ve MART1400 çelikleri, dört farklı açılı (0⁰, 7.5⁰, 12.5⁰ ve 20⁰) açılı kalıplarda derin çekme deneyleri yapılmıştır. Ek olarak, farklı açılı kalıp kurulumlarındaki her iki çelik türü için DÇO'yu tahmin etmek amacıyla sonlu elemanlar analizi (FEA) kullanılmıştır. MART1400 çeliğinin derin çekilebilirliğinin açılı kalıp düzeneklerinin hiçbirinde DÇO'nun gelişmediği görülmüştür. Ancak DP800'ün DÇO'su, 20⁰ kalıp açısınde %2,46 oranında bir miktar artış göstermiştir. Gerçekleştirilen sayısal ve deneysel sonuçlar birbirleriyle yakın bir uyum göstermiştir.
Investigation of thermal performance of a solar-assisted heat pump drying system with underground thermal energy storage tank and heat recovery unit
The conventional drying systems in the industrial applications have been used for decades, and consumed a great amount of energy. Since these systems have not been operated efficiently, they have lost great deal of energy, and cause environmental pollution. Therefore, innovative, efficient and environment friendly drying systems need to be developed and operated in these days. In this study, theoretical models for a Solar-Assisted Heat Pump (SAHP) drying system including underground Thermal Energy Storage (TES) tank with and without using Heat Recovery Unit (HRU) are developed, and thermal performance parameters for the drying systems are investigated. Two different analytical models are developed to find the thermal performance parameters for the drying system. In the first model, transient heat transfer problem around the TES tank is solved by using Duhamel's superposition and similarity transformation techniques to find hourly temperature variation of water in the TES tank and the other performance parameters. In the second model, the unsteady heat transfer problem for the TES tank is solved applying Complex Finite Fourier Transform (CFFT) Technique to find monthly periodic store temperature and the other performance parameters. These parameters are Coefficients of Performances for the heat pump (COP) and system (COPs), Specific Moisture Evaporation Rate (SMER), annual variation of water temperature in the TES tank, energy fractions for energy charging, and extraction from the system. MATLAB programs have been generated to build new models for the drying system. For the SAHP drying system with TES using the first model, when wheat mass flow rate and Carnot efficiency are selected as 50 kg/h and 40% respectively, the values of collector area, TES tank volume, COP, COPs and SMER are obtained as 70 m2, 300 m3, 4.2, 4.1 and 6 respectively when the system attains periodic operation time in fifth year. For SAHP drying system with TES tank and HRU using the first model, the results for COP, COPs and SMER are 5.55, 5.28 and 9.25 respectively, by using wheat mass flow rate of 100 kg/h, Carnot Efficiency (CE) for heat pump of 40%, collector area of 100 m2 and TES tank volume of 300 m3 when the system attains periodic operation duration from the fifth year onwards for ten selected years of operation. Annual energy saving is calculated to be 21.4% in comparison with the same system without using HRU for the same input data. For SAHP drying system including TES with and without HRU using the second model, the results reveal that moisture contents in wheat at initial and final states, and wheat mass flow rate have great effects on system performance parameters. Results also indicate that using of HRU increases the system performance parameters.
Numerical simulations of experimental setups used for testing recent glaucoma drainage devices on the control of intraocular pressure abnormalities.
Commonly used glaucoma drainage devices (GDDs) have many disadvantageous circumstances especially in postoperative period. Researchers have investigated glaucoma drainage devices by in-vivo, ex-vivo and in-vitro experimental setups and tried to overcome their disadvantages. In this study, one branch of them, in-vitro experimental setups currently used in testing of GDDs are surveyed. Their disadvantages are discussed. As a result, a new innovative experimental setup is introduced. Then, its numerical simulations are performed using porous media approach in ANSYS Fluent for Ahmed and Molteno implants. Pressure losses of AGV at flow rates 2.5, 5, 10, 20, 25 μl/min are found as 693, 999.6, 1142.8, 1261.8, 1406.3, 1431.5 Pa respectively. Pressure Losses of single plate Molteno device at flow rates 9.1, 21.6, 34.7, 47, 60 are found as 669.6, 1326.3, 2014.9, 2658.2, 3338.5 Pa. Pressure Losses for double plate Molteno device at flow rates 5, 10, 15, 20, 25 μl/min are found as 547.6, 691.4, 835.4, 979.6, 1124 Pa. Geometric models of XEN and ExPress implants are simulated. Pressure loss of XEN implant at physiologic flow rate is found as 12.26 mmHg. Pressure losses of ExPress implant at flow rates 664, 1180, 1575, 1928, 2241 are found as 575.4, 1246.3, 1898, 2582.4, 3265.5. Lastly, CFD results are compared with experimental results in literature.
Nanopartikül ilavesinin epoksi esaslı kompozit malzemelerde kürlenme davranışlarına etkisinin incelenmesi
Yapılan çalışma, epoksi-nano partikül birleşiminin kompozit malzemelerin kürlenme kinetiği ve mekanik özellikleri üzerine etkilerinin değerlendirilmesi amacı ile gerçekleştirilmiştir. Kürlenme kinetiği davranışlarının tespit ve değerlendirilmesinde izotermal diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) kullanılırken, mekanik özelliklerin belirlenmesi amacı ile çekme, sertlik ve termal iletkenlik deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak numunelerin kürlenme sonrası bağ yapısının detaylı olarak incelenebilmesi için FTIR testleri yapılmıştır. Çalışmalar, Hexion marka ticari Epıkotetm MGS L285 epoksi içerisine ağırlıkça farklı katkı oranlarında TiO2 (% 0.1-% 0.5-% 1.0), Al2O3 (% 0.75-% 1.25-% 2.0) ve grafen nanoplatelet (GNP) (% 0.25-% 0.75-% 1.0) katılarak yapılmıştır. 90-100-120 °C sıcaklıklarda gerçekleştirilen DSC analizlerine ait sonuçlar MATLAB programında (eğri uydurma aracı kullanılarak) modellenmiş ve grafikleştirilmiştir. Matematiksel modellerin oluşturulmasında epoksi-nano partikül sistemlerinin kürlenmesini en iyi tanımlayan model olan Kamal-Sourour kinetik modeli kullanılmıştır. Elde edilen kinetik parametreleri ve her sisteme ait kürlenme reaksiyonları Arhenius yasalarına göre analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarına göre minimum aktivasyon enerjileri Al2O3'te 21.88 kj/mol, TiO2'de 11.12 kj/mol ve GNP'de 9 kj/mol olarak bulunmuş; Kamal modeline en uygun eğrilerin tüm partiküller için 100 °C'de oluştuğu gözlenmiştir. Bir kimyasal reaksiyonun aktivasyon enerjinin düşük olması bu reaksiyonun daha kısa sürede gerçekleşeceğini ifade ettiğinden, %100 kürlenmiş yapıya ulaşmada en anlamlı modelin GNP olacağı düşünülmektedir. İkinci basamak çalışmalarında tespit edilen optimum sıcaklık değerinde (100 °C) her nano partikül siteminin kendi içerisinde en yüksek kürlenme hızına ulaştığı %0.75-1.0-1.25 katkı oranları ortak değer olarak kabul edilerek DSC çalışmaları, çekme, sertlik ve termal iletkenlik analizleri tekrar gerçekleştirilmiştir. En yüksek çekme dayanımına %1.25 Al2O3 katkılı numunelerde ulaşılırken, en yüksek kopma uzamasına %1.0 TiO2 katkılı numunede ulaşılmıştır. Diğer yandan en yüksek sertlik ise % 1.25 Al2O3 katkılı numunede tespit edilmiştir. Saf epoksiye kıyasla çekme dayanımı, kopma uzaması ve sertlikte sırası ile %140.32, % 175, % 7 artış tespit edilmiştir. En yüksek termal iletkenlik değerlerine ise tüm parçacıklar için %1.25 oranında ulaşılmıştır. Termal iletkenlik; referans numune ile karşılaştırıldığında GNP, TiO2 ve Al2O3 katkılı numunelerde sırası ile %123.5, %69 ve %47 artış göstermiştir.
AISI 4140, 4340 ve 5140 çeliklerinin korozyon özelliklerinin ve titreşim sönümleme kapasitelerinin araştırılması
Titreşim analizi, endüstriyel dönen makineler için vazgeçilmez bir bakım ve izleme yöntemidir. Zorlu çevre koşullarında çalışan makineler için korozyon ve aşınma gibi çevresel etmenlerin makine bileşenleri üzerindeki etkilerini değerlendiren çalışmalar, makine güvenilirliği ve dayanıklılığını artırmak, bakım ve onarım maliyetlerini azaltmak, performans ve verimliliği korumak, bileşen ömrünü uzatmak, çevresel etkileri yönetmek, endüstriyel kalite ve güvenilirlik standartlarını karşılamak ve teknolojik yenilikleri teşvik etmek açısından büyük önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasının amacı; korozyona uğramış çeliklerin dinamik davranışları ile korozyon mekanizması arasındaki ilişkinin araştırılmasıdır. Endüstride yaygın olarak kullanılan AISI 4140, AISI 4340 ve AISI 5140 çeliklerinin %3,5 NaCl ve 0,5 M H2SO4 ortamlarına farklı maruz bırakılma sürelerinde (24 saat, 7, 15 ve 30 gün) korozyon mekanizmaları ve dinamik davranışları incelenmiştir. Çeliklerin korozyon mekanizmalarının belirlenmesi için Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS), Dinamik Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (DEIS), Lineer Polarizasyon (LPR) ve Tafel Polarizasyon (TP) yöntemleri; dinamik davranışlarının belirlenmesi için Deneysel Modal Analiz (DMA) ve Sonlu Elemanlar Yöntemleri (FEM) uygulanmıştır. Uygulanan korozyon ölçüm yöntemleri sonrasında çeliklerin yüzey morfolojileri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM-EDS) ve Optik Profilometre (OP) yöntemleri kullanılarak tartışılmıştır. Korozyon öncesi ve 24 saat, 7, 15 ve 30 gün süreyle %3,5 NaCl ve 0,5 M H2SO4 ortamlarına maruz bırakıldıktan sonra çeliklerin sönümleme kapasiteleri ve doğal frekansları modal analiz yöntemi ile belirlenmiştir. Elde edilen veriler sonucu her iki ortamda korozyona uğrayan çeliklerin doğal frekanslarının azaldığı ve titreşim sönümleme kapasitelerinin ise arttığı belirlenmiştir.
Trajectory planning and implementation for robot-assisted rehabilitation
This study presents a methodology that describes how to adapt a serial manipulator to rehabilitation with a passive exoskeleton having no actuators. The system combines the end-effector- and exoskeleton-based systems. Thus, the passive exoskeleton designed for the wrist and forearm is attached to the end-effector of the manipulator, which provides motion for the rehabilitation process. Denso robot is used to control the motion of the exoskeleton during the rehabilitation process. The desired moving capabilities of the exoskeleton are Flexion–Extension (FE) and Adduction–Abduction (AA) motions for the wrist and Pronation–Supination (PS) motions for the forearm. Kinematic feedback of the experiments is performed by using a wireless motion tracker assembled on the exoskeleton. The results proved that motion transmission from robot to exoskeleton is satisfactorily achieved. The forward and inverse kinematic analyses of 6 Degrees of Freedom (DOF) serial robot manipulator (Denso VP- 6242G) with the closed-form solution are performed in this thesis. Off-line models are offered. Robotic Toolbox combined with GUI Development Environment in Matlab® is used for the forward kinematics solution. A Matlab® Simulink model with Simmechanics® blocks is used in the inverse kinematic analysis. Visualization is enriched by 3D Solidworks® models of the robot parts.
Comparative merits of acceleration and acoustic emission data in the preventive maintenance of antifriction bearings
It is an ages long art that engineers and machine operators get clues from the sound produced by any machine on whether the machine is operating properly or not. Drivers listen to the sound of their engine and doctors listen to the heart beats and pulmonary sounds. In machinery, well being of anti-friction bearings is extremely important as a bearing breaking into pieces may generate irreparable damage. Although life time of antifriction bearings are estimable from the working conditions and statistical data, these are never accurate. Therefore it is very important to be able to detect a bearing moving towards a failure. Old bearings have greater clearance due to wear, yet, fatigue generates pittings of various sizes on the tracks where rolling elements move. These effects generate vibration and sound. Actually vibration and sound are almost synonymous in this respect, as sound is generated by the vibration of the machine. Sound and vibration recordings can be done by microphones and accelerometers, but the task of differentiation of the relevant data from the others is great. Some of the vibration certainly decays in the material of the machine components, whereas sound they produce may be beyond the threshold of the microphones. Both microphones and accelerometers add their own dynamic problems onto the recorded signal. This dissertation makes a survey on the use of acceleration and acoustic emission data in this respect. Then data taken from a test rig which contains a purposefully indented ball bearing under load and how they interpret the known fault is examined by using routines from Labview® Toolbox. Lastly, a comparison of the advantages and disadvantages of both are presented.
Autonomous drone navigation using deep learning and computer vision
In this study, a configurable autonomous UAV system and platform are presented for operations that require autonomy and inference ability. The system is capable of performing autonomous take-off, planned flight and landing while also making inference about objects. Autonomous flight system is built with open source flight stack of Pixhawk and Robot Operating System (ROS). If navigation task is known as waypoints, controller node in robot operating system sends predefined route to flight stack via communication protocol. That allows the drone navigates in open fields as desired. Also, object detection is implemented with widely used DNN algorithm. This algorithm is not only retrained by applying fine-tuning, also optimized with TensorRT engine so that system performance is improved in terms of accuracy and speed. That is to say, developed UAV is aware of environment during flight. Entire system runs on Jetson TX2 with high GPU performance. Also, SITL method is utilized within a simulator for debugging and fast control prototyping purpose so that most probable crashes can be prevented or mitigated before occurring during real tests. In addition to software a UAV platform is produced for running the developed system in real environment. Design consideration of UAV, hardware selection and production are presented.