200
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Investigating the effect of spark advance, compression ratio and charge pressure on performance of an ultraboosted gasoline engine
Nowadays, one of the most demanded items in the automotive industry is to get more powerful engines with high performance but with less fuel consumption and cost. As an output of this demand automotive manufacturers are concentrated on the software tools to be able to predict and simulate possible failure modes, reactions and different correlation of engine parameters with a high performance results. A big advantage of these software tools is to get a chance to run a simulation several times by changing the hundreds of engine parameters. It is not only costs save but also time save for manufacturers which allows getting more results with a short time rather than a real time dynamometer tests. Simulation programs are the biggest assistants for that purpose, which allow changing hundreds of engine parameters for different engine operating conditions. To protect human health and achieve air quality standards, emission standards are getting tighter day by day overall the world, which is limiting specific amount of air pollutants that are released from fixed or mobile specific sources. Thus, suppliers also consider towing the rules for the restrictions. NOx, HC and CO pollutants are most critical ones that are produced by the internal combustion engines. By using the simulation programs this is also achieved to estimate the rate of pollutants that will be released from the system with entered input to the models. In same way it is possible to modify engine model based on these emission outputs by adjusting affecting parameters many times. This is a big advantage of simulation programs rather than usage of real engine setups and waste of time. There are many parameters that may have impact on the internal combustion engine performance. Key factors could be listed as; compression ratio, spark advance, knocking limit, boost pressure and so on. The purpose of this study is to investigate the effect of these parameters on the engine performance by defining the optimum operating condition of a selected gasoline engine. As a start point, engine to be run for five different compression ratios by sweeping from 8:1 to 12:1 based on swept spark advance. Spark advance has been swept from 0 to 50 deg CA, but for some of the compression ratios it was not possible to continue until 50 deg CA due to knocking. During this simulation it was important to monitor knocking limits as it will not be possible to continue analysis after a while due to engine knock by increased temperature and pressure with the incremental compression ratios. These datas were checked for 3 different engine speeds; 2000 rpm, 4000 rpm and 6000 rpm. Based on the analysis results one of the conditions with maximum power and minimum fuel will be selected as optimum operating condition. Right after this selection, boost pressure will be the main factor to force to improve the engine operating conditions. Boost pressure impact to be investigated on the engine outputs by changing when compared to the baseline. In the meantime, as air is increased inside the cylinders, the more fuel will be required to provide appropriate air fuel ratio. So in the second trial there will be change on not only boost pressure where pressure is increased inside the manifold, but also injected fuel amount to be adjusted. Ultra-boost provides better combustion by having more compressed air inside the cylinders which means higher temperature and pressure during combustion process. Thus, challenging point for the ultra-charging is knocking probability again. It will be tracked to understand how charge pressure impacts the spark advance limits with engine knocking limits. The outcomes from this thesis may contribute to have a perspective for improvement of the engine performance by using simulation programs and possible impacts of come critical parameters to engine performance.
Elektrikli ve hibrit araçlar için ıot tabanlı batarya sağlık ve şarj durumu kestirimi sisteminin gerçekleştirilmesi
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, günümüzde kullanımları hızla artan elektrikli ve hibrit araçların Li-iyon bataryaları için IoT tabanlı ömür tahmini üzerine çalışılmıştır. Elektrikli ve hibrit araçların pazardaki yerini sağlamlaştırmaları için batarya ömür sürelerinin bilinmesi önemli bir gerekliliktir. Bu çalışmada kesit bir Li-iyon batarya modelinin karakteristik verileri belirlenerek bu karakteristik verilere bağlı olarak eş değer batarya modellerinin ömür kestirimi yapılmıştır. Batarya paketinin akım, gerilim ve yüzey sıcaklığı verileri karakteristik belirleme sürecinde 500 çevrim boyunca her şarj-deşarj çevrimi için toplanmıştır. Toplanan veriler incelendiğinde şarj-deşarj profillerinde beklenen düşüş gözlemlenmiştir. Batarya modelinin tutulabilir kapasitesi 450. çevrimden sonra %70'in altına düşerek kullanılabilir ömür sonuna ulaşmıştır. Batarya karakteristik çıkarım sürecinde elde edilen şarj-deşarj profili ve tutulabilir kapasite değişim verilerine bağlı olarak Arduino IoT cloud sistemi ile program oluşturulmuştur. Ömür tahmini yapılacak Li-iyon batarya paketlerinin şarj-deşarj döngüleri ve hücrelerin durumları IoT takip sistemi ile izlenmiş ve veriler toplanmıştır. Toplanan verilere bağlı olarak bataryanın sağlık ve şarj durumu kestirimleri gerçekleştirilmiştir. Ömür kestirimi yapılacak olan eş değer batarya paketi üzerinden alınan akım, gerilim, batarya yüzey sıcaklığı, ortamın sıcaklık ve nem değerleri sensörler ile alınmış, IoT tabanlı olarak arayüze aktarılmıştır. Sensörlerden alınan verilere bağlı olarak oluşturulan program ile bataryanın anlık sağlık durumu, anlık şarj durumu ve yüzey sıcaklığı verileri işlenerek son kullanıcının görebileceği şekilde arayüze aktarılmıştır. Böylelikle Li-iyon batarya paketi üzerinde kullanılabilen IoT tabanlı haberleşme gerçekleştirebilen başarılı bir modül elde edilmiştir. Geliştirilen modül ile Li-iyon batarya paketi uzakta olsa bile internete bağlı olduğu sürece kalan ömür tahmini yapılabilmektedir.
Viskoelastik materyaller için dinamik test sistemi tasarımı ve imalatı
Günümüzde uçak, savunma ve otomotiv sanayisi gibi pek çok alan hızla gelişmektedir. Bu gelişmeler ile birlikte hayatımızda titreşim olgusu daha çok önem kazanmaya başlamıştır. İstenmeyen titreşimler gürültü, enerji kaybı ve sistem yapısının erken bozulması gibi birçok olumsuzluklara sebep olmaktadır. Dolayısı ile titreşimin kontrolünü ve izalasyonunu sağlamak amacı ile polimerlere ve özellikle polimerlerin bir üyesi olan viskoelastik özellik gösteren kauçuğa talep artmıştır. Viskoelastik özelik, saf elastik ve saf akışkan malzemelerin davranışları arasında bir özellik taşımaktadır. Viskoelastik özellik gösteren malzemelerin enerji depolama ve sönümleme özellikleri, maruz kaldıkları frekans ve sıcaklık değerlerine göre değişmektedir. Bu tez çalışmasında vizkoelastik malzemelerin yapısal özelliklerini belirleyecek dinamik test sistemi geliştirilmiştir. Dinamik ve statik testlerin yapılabileceği test düzeneği ±50 kN kapasiteli ve üniversal yapıdadır. Yük kontrolünün yanı sıra deformasyon kontrolü, rampa yükleme, sabit değerde bekleme, geri dönme, durma ve çevrimsel yükkleme gibi farklı fonksiyonlar ile kontrol edilebilmektedir. Hareket mesafesi (strok) 200mm'dir. Frekans değeri; hıza, ivmeye ve uygulanan kuvvete göre değişmektedir. Numunenin sıcaklığını kayıt altına almak ve ısının yorulmaya olan etkisini gözlemleyebilmek için sıcaklık sensörüne sahiptir. -50 °C+600 °C arasında sıcaklık ölçümü yapmaktadır. Piyasada bu testleri yapabilecek sistemler mevcuttur; ancak çoğu sistemin ithalat olması ve maliyetlerinin yüksek olması ülkemizde kullanımını olumsuz etkilemektedir. Firmaların ihtiyaçlarına göre bu tür test sistemlerini yapması maliyetten ve zamandan kazanç sağlayacaktır. Aynı zamanda bilgi, birikim ve tecrübe kazandırarak yerli test sistemleri üzerinde çalışmaları arttıracaktır.
Araç muayenesinin kapsamı ve trafik kazalarının incelenmesi
Ülkemizde yaşanan trafik kazaları nedeniyle birçok insanımız hayatını kaybetmektedir. Kazalar incelediğinde yol, araç, sürücü ve yaya kaynaklı etkenler nedeniyle ortaya çıktığı görülmektedir. Bu kaza tiplerinden yol kaynaklı kazaların önlenmesinde köklü mühendislik çözümleri öne çıkarken, sürücü ve yaya kaynaklı kazalar temel eğitim ile önlenebilmektedir. Araçlardan kaynaklı kazaların azaltılması için mühendislik çözümleri yanında özellikle onarımı yapan kişilerin bu alanda eğitimli olması önemlidir. Bu tezde 2015 – 2022 yılları arasında araçlardan kaynaklı meydana gelen kazaların analizi ile bu kazalara sebebiyet veren teknik sorunların muayene sürecindeki kontrolleri incelenmiştir. Bu yıllar baz alınarak yapılan çalışmada ölümlü ve yaralanmalı kazaların en fazla araçlardaki fren sisteminden kaynaklı olduğu görülmektedir. Araç muayene istasyonunda muayene edilen araçlarda en çok karşılaşılan ağır kusurların arasında fren sistemi olduğu ve araç muayenesinde bu kusurlar ile ilgili detaylı kontrollerin yapıldığı görülmektedir. Yıllar bazında araç muayenesi ile araçlardan kaynaklı kazalarda azalma yaşanmasına rağmen kazaların devam ettiği ortadadır. Tüm bu kontrollere rağmen araçlardan kaynaklı kazaların tamamen önlenemediğini dikkate aldığımızda araç muayenesinin tek başına kazaları önlemede yeterli olmayacağı görülmüştür.
Dört zamanlı motorların altı zamanlı motorlara dönüşümü için kam mili modifikasyonu
Yapılan bu çalışmada dört zamanlı motorun altı zamanlı motora dönüşümü için kam mili modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Bunun için literatürde yer alan altı zamanlı motor stratejileri detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan inceleme neticesinde egzoz ısısı geri kazanımının yapılmadığı serbest zamanlı bir strateji tercih edilmiştir. Motor deneylerinin yapılabilmesi için ise bu motorun kullanıldığı bir güç jeneratörü temin edilmiştir. Altı zamanlı motora dönüşüm için öncelikle deneylerde kullanılan motorun orijinal kam mili ölçüleri belirlenmiştir. Ölçülen kam profillerinin belirli bir matematiksel model içerisinde tanımlanarak altı zamanlı motor için kam profilleri tasarlanmıştır. Deney motoru düz yüzeyli bir izleyiciye sahip olduğu için kam profilleri tasarımında çift yay kamı modeli kullanılmıştır. Kam mili temelde üç temel parçada tasarlanmıştır. Kam dişlisi üretiminde çok fazla hassas parça bulunduğunda dolayı 3D yazıcı teknolojisi kullanılarak PAHT CF filament kullanılarak üretilmiş ve ardından minyatür rulmanlar ve çelik miller kullanılarak montaj tamamlanmıştır. Kam lobları ise 4140 ıslah çeliğinden tel erezyon yöntemiyle kesilerek sertleştirilmiştir. Kam lobları ile kam dişlisinin birleştirilmesi ve kam loblarının açısal ayarlamasının yapılabilmesi için M12 standart diş vidalı mil kullanılmıştır. Deneyler 5 kVA anma gücüne sahip monofaz bir güç jeneratöründe yapılmıştır. Jeneratörün yüklenebilmesi için 4000 W gücünde rezisif bir yük hücresi oluşturulmuştur. 400 W aralıklarla elektriksel yük uygulanan jeneratörde yakıt tüketimi, yağ sıcaklığı ve egzoz sıcaklığı ölçülmüş, ısıl verim ve özgül yakıt tüketimi hesaplanmıştır. Yapılan deneysel çalışma neticesinde yakıt tüketiminde %13,4 iyileşme gözlenmiştir. Ayrıca ısıl verim de %15,8 artmıştır. Sonuç olarak bu çalışma ile birlikte dört zamanlı motorların altı zamanlı motorlara dönüştürülebileceği ve bu dönüşümle güçten feragat ederek yakıt ekonomisi sağlanabileceği deneysel olarak gösterilmiştir. Bu durum, altı zamanlı motorların günümüzde özellikle hibrit elektrikli taşıtlarda kullanılan Atkinson çevrimli motorlara alternatif bir tasarım olduğunu göstermektedir.
Görüntü işleme teknikleri ile otonom sürüş algoritması tasarlanması
Bu tez çalışması, otonom sürüş alanındaki tekniklerin bir sentezi olup, gelecek araştırmalara ışık tutacak bir temel oluşturmak amacı ile yazılmıştır. Her yıl on binlerce insan trafik kazalarında hayatlarını kaybetmektedir. Bu kazaların pek çok sebebi olsa da en büyük sebebi insan hatalarından kaynaklanmaktadır. Bu tez çalışmasında görüntü işleme teknikleri kullanarak oluşturulan otonom robot, insan hatalarının azaltılması için gerekli olan otonom sürüşe geçiş için daha önce atılan adımlara bir yenisini eklemeyi amaçlamaktadır. Otonom sürüş için gerekli olan yazılım ve donanım bilgisini kazanmak ve bu sektöre yenilikler getirilmesi için çalışılmıştır. Görüntü işleme ile şerit algılama, tabelaları algılama çalışmaları yapılmıştır. Otonom araçların kazalardan kaçınabilmesi için çok hızlı karar almaları gerekmektedir. İnsanların yoldaki tehlikeleri algılamak ve tepki vermek için yaklaşık 390 ila 600 milisaniyeye ihtiyaç duyduğunu gösteren yeni bir çalışma yayınlanmıştır. Genç sürücüler tehlikeleri yaşlı sürücülerden neredeyse iki kat daha hızlı tespit etmektedir. Radar veya Lidar sensörleri ve bir kamera sistemi ile donatılmış sürücüsüz araçların tepki süresi 150-200 milisaniyedir. Sürücüsüz bir araç insanlardan çok daha hızlı tepki vermektedir. Bu çalışmada, piyasada bulunan otonom araçların tepki sürelerine ulaşmak ve daha erken tepki veren bir otonom araç tasarlamak amaçlanmıştır. Çalışmada kullanılan otonom aracın tepki süresi 75- 100 milisaniyedir. Piyasada bulunan otonom araçlara göre iki kat daha hızlı tepki veren bir araç tasarlanmıştır
AA5XXX ve AA7XXX alüminyum alaşımlarının soğuk metal transferi (CMT) yöntemiyle kaynaklanabilirliği ve mikroyapı-mekanik özelliklerin incelenmesi
5xxx serisi alüminyum alaşımı otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılmakta olup, 7xxx serisi alüminyum alaşımları da son zamanlarda mukavemet gerektiren parçalarda tercih edilmeye başlanmıştır. Bu noktada her iki alaşımın kaynaklı birleştirme işlemi için yapılan çalışmalar son zamanlarda önem kazanmaya başlamıştır. Bu nedenle, bu çalışmada farklı alüminyum alaşımı çifti olan EN AW 5754 H111 ile EN AW 7075 T6 saclarına silisyum takviyeli ER 4043 (AlSi5) kaynak ilave teliyle farklı akım şiddetleri kullanılarak darbesiz (65, 75, 85 amper) ve darbeli (P) (100, 110, 120 amper) soğuk metal transferi (CMT) kaynağı uygulanmıştır. Numunelere makroyapı, mikroyapı incelemeleri, mikrosertlik, çekme ve eğme testleri uygulanmıştır. En düşük akım şiddeti değerinde darbesiz modda kaynatılan numune hariç makro gözenek oluşumu gözlenmemiştir. Kaynak bölgelerindeki yapıların tipik ötektik yapıya sahip olduğu gözlenmiştir. Yapıların dendrit/yarı dendrit ve eş eksenli tanelerden oluştuğu görülmüştür. Mikrosertlik testlerinde bütün numuneler benzer sonuçlar göstermiştir. Kaynak bölgesinde en yüksek ortalama mikrosertlik değeri 100 amperle kaynatılan darbeli numunede 101 HV olarak ölçülmüştür. Çekme testleri sonucunda en yüksek dayanım değerleri darbeli modda yaklaşık 170 MPa, darbesiz modda ise 122 MPa'dır. Bütün numuneler beklendiği şekilde kaynak metalinden kırılmıştır. Kırılma yüzeyleri incelendiğinde birleştirme numunelerinde sünek kırılma tipi görülmüştür. Kep ve kök eğme testi sonuçlarında bazı numuneler 180° eğilirken bazı numuneler eğilmeden kırılmıştır. Tüm test ve incelemeler sonucunda darbeli modda 110 amper akım şiddetinde birleştirilen numune en iyi sonuçları göstermiştir. Kullanılan ER4043 ilave telin bu tür birleştirmeler için istenilen birleştirmeleri sağlayabileceği fakat kaynak metali dayanım değerlerinde ana malzemelere göre beklendiği şekilde daha düşük dayanım değerleri sergilediği görülmüştür.
Buji ateşlemeli motorlarda supap hareket karakteristiklerinin performansa etkileri
Bu çalışmada buji ateşlemeli motorlarda supap hareket karakteristiklerinin performansa etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Supap hareket karakteristikleri olarak supap zamanlaması, supap kalkma miktarı (lift) ve supap açık kalma süresi değişkenlerinin motorun tam yük karakteristiği performansına etkileri modellenerek incelenmiştir. Modelleme için 1-boyutlu gaz dinamiği simülasyon araçlarından birisi olan WAVE simülasyon programının kullanımı tercih edilmiştir. Değişkenlerin simülasyon tasarımı için Taguchi deney tasarımı metodu uygulanmıştır. Motor performansı ile supap hareket karakteristikleri arasındaki ilişki için varyans analizi yapılmıştır. Ardından regresyon analizi yapılarak motor performansı ile supap hareket karakteristikleri arasındaki ilişki için lineer regresyon denklemleri elde edilmiştir. Her motor hızı için 25 çözüm olmak üzere toplam 125 simülasyon çözümü yapılmıştır. Motor performans parametresi olarak fren torku, fren ısıl verimi ve hacimsel verim tercih edilmiştir. Varyans analizi ile bu üç motor performans parametresinin eş zamanlı olarak yüksek olabileceği optimum supap hareket karakteristiği belirlenmiştir. Yapılan varyans analizi neticesinde motor performansı üzerinde en etkili olan parametrenin supap bindirmesi ve emme supabı açık kalma süresi olduğu tespit edilmiştir. Bununla birlikte referans motorun orijinal konfigürasyonundaki performansı ile kıyaslandığında supap bindirmesinin artırılması ve emme supabı açık kalma süresinin azaltılmasının motor performansını iyileştirdiği görülmüştür. Optimum değerler ile referans motorun orijinal değerleri için motor performansı karşılaştırması yapılmıştır. Yüksek motor hızında referans motorun orijinal değerleri ile daha iyi performans ortaya çıkmıştır. Ancak düşük ve orta motor hızında belirgin bir motor performansı iyileşmesi görülmüştür. Düşük ve orta hız için fren gücü ve fren torkunda %8,1 iyileşme, fren ısıl verimde %1,5 iyileşme ve hacimsel verimde ise %6,8 iyileşme tespit edilmiştir.
Otomotivde kullanılan plastiklerin geri dönüşümü: Geri dönüşüm süreçlerinin verimlilik ve maliyet analizi
Özellikle sanayi devriminden sonra plastik malzemenin kullanımı farklı endüstrilerde hızla artış gösterdi. Otomotiv sanayinden inşaata, tekstilden askeriyeye tüm alanlarda plastiğin kullanımı artmıştır. Bunun başlıca nedeni karmaşık şekle sahip parçaların kolay üretilebilir olmasından ve diğer malzemelere kıyasla hafifliğinden dolayı plastik birçok endüstriyi cezbediyor. Dünya çapında düşünecek olursak plastik talebi her geçen yıl %4 artmaktadır bunun yanında plastiğin tekrar piyasaya geri kazandırılması için yapılan geri dönüşüm metotları bu oranda artmamaktadır. Bu çalışmada plastik atık geri dönüşüm metotlarının maliyet analizleri yaparak karlılık oranları karşılaştırılmıştır. İki farklı geri dönüşüm metodu olan mekanik ve piroliz(kimyasal) metotlarının proses maliyetleri incelenmiştir. Maliyet analizlerinin daha sağlıklı olabilmesi için farklı ülkelerde yapılan geri dönüşüm çalışmalarından alınan maliyetlerin ortalamaları alınarak karlılık analizleri yapılmıştır. Çalışmalarda kullanılan plastikler farklı çeşitlere sahip olmakla birlikte çoğunlukla HDPE, PP ve PET gibi plastik malzemelerden oluşmaktadır. Farklı ülkelerde yapılan çalışmalar nedeni ile toplama ve taşıma maliyetleri ülkelere göre farklılık göstereceği için bu proses maliyeti karlılık analizlerine dahil edilmemiştir. Çalışmalar sonucunda kimyasal geri dönüşüm metodu mekanik geri dönüşüm metoduna kıyasla 0.037€/kg daha az maliyetli olduğu belirlenmiştir.
Hegzagonal bor nitrür (H-BN) katkılı motor yağının tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Günümüzde artan enerji ihtiyacı ve çevresel kaygılar, içten yanmalı motorlarda enerji kayıplarının azaltılması ve sistem verimliliğinin artırılmasını zorunlu hale getirmiştir. Bu bağlamda, mekanik sistemlerdeki en büyük kayıplardan biri olan sürtünmenin azaltılması hem yakıt tüketiminin düşürülmesi hem de emisyonların azaltılması açısından kritik öneme sahiptir. Motor yağlarının tribolojik performanslarının iyileştirilmesi amacıyla, son yıllarda nano boyuttaki katı partiküllerin yağlayıcılara katkılanması giderek yaygınlaşmaktadır. Bu tez çalışmasında, katmanlı yapısı ve yüksek termal ve kimyasal kararlılığı ile öne çıkan hegzagonal bor nitrür (h-BN) nanopartiküllerinin motor yağına katkı maddesi olarak ilavesinin sürtünme ve aşınma üzerindeki etkileri incelenmiştir. h-BN nanopartikülleri, oleik asit ile yüzey modifikasyonuna tabi tutularak, ultrasonik karıştırma yöntemiyle %0,25, %0,50, %0,75 ve %1,00 oranlarında 10W- 40 sentetik motor yağına homojen şekilde dağıtılarak katkılı motor yağları hazırlanmıştır. h-BN ilavesiyle hazırlanan motor yağlarının tribolojik özellikleri, özellikle sürtünme ve aşınma davranışları, disk-bilye temasına dayalı bir test düzeneği kullanılarak değerlendirilmiştir. Deneysel bulgular, h-BN katkılı yağların baz yağa kıyasla daha düşük sürtünme ve aşınma değerleri sergilediğini göstermektedir. Özellikle %0,75 h-BN oranında, baz yağa kıyasla sürtünmede %7,4, aşınmada ise %42,5 oranında iyileşme elde edilmiştir. Stribeck eğrileri incelendiğinde, bu katkının özellikle karma yağlama rejiminde etkili olduğu ve yüzeyler arasında kaygan bir film tabakası oluşturarak doğrudan teması azalttığı görülmüştür. Bu kapsamda, h-BN nanopartiküllerinin motor yağı katkı maddesi olarak tribolojik verimi artırma potansiyeline sahip olduğu ortaya konulmuştur.
Çekme karavanlar için rüzgar – güneş hibrit enerji sistemi uygulamaları
Elektrik enerjisi üretim sistemlerinde yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim giderek artmaktadır. Güneş panelleri ve rüzgâr türbinlerinin bir arada kullanımıyla elektrik ihtiyacını karşılayacak bir sistem kurulmuştur. Bu sistemler hibrit elektrik enerji sistemleri olarak adlandırılmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanıldığı hibrit enerji sistemlerinde sürdürülebilir ve kaliteli enerji alınması önemlidir. İstenen gücün sistem çıkışındaki gerilimi optimum düzeyde olabilmesi için ilave dönüştürücülerden de faydalanılmaktadır. Bu sistemlerin karmaşık olması sebebiyle bilgisayar simülasyonları; hibrit enerji sistemlerinin kurulması, modellenmesi ve planlaması için kullanılan farklı ekonomik ve mühendislik parametrelerin optimum değere getirilmesine olanak sağlamaktadırlar. Bu simülasyonlar yeni olan herhangi bir sistemdeki uygulamaları yapabilmekte ve sistemin çalışma sırasında meydana gelebilecek sorunları tespit edebilmektedirler. Karavan kullanıcıları yazın plajda tatil yapmanın yanı sıra kış turizminde de ürününü kullanmak istemektir. Fakat kış aylarında ısıtma ve diğer elektriksel ihtiyaçların karşılanabilmesi için daha fazla enerjisine gereksinim bulunmaktadır. Fakat güneşin kışın yetersiz olması sebebiyle rüzgâr türbini ve diğer elektrik sağlayıcılarına ihtiyaç çoğalmaktadır. Ayrıca akülere daha fazla yük bindiği için de sistemin ömrü azalmaktadır. Yaz aylarında da geceleri rüzgâr enerjisi oluşmakta fakat değerlendirilememektedir. İhtiyaçların rahat bir şekilde karşılanabilmesi ve var olan enerji kaynaklarının kullanılabilmesi amacıyla güneş – rüzgâr hibrit enerji sistemi karavanlar üzerinde uygulanması önemli yer teşkil etmektedir. Bu tez çalışmasında genel olarak sistemin çalışma mantığı, parçaların özellikleri ve gerekli hesaplamalar, farklı özellikteki hibrit sistem uygulamaları, karavanlar için geliştirdiğimiz sistem ve sonuçları hakkında bilgilere yer verilmektedir.
Plastik enjeksiyon parametrelerinin otomotiv sigorta kutusunun modellenmesinde ve üretiminde boyutsal sapma değerleri üzerine etkileri
Bu çalışmada, plastik enjeksiyon yöntemiyle üretilen bir otomotiv parçasının üretim parametrelerinin boyutsal sapma üzerindeki etkileri incelenmiştir. Araştırmanın temel amacı, eriyik sıcaklığı ve ütüleme süresinin boyutsal doğruluğa olan etkisini analiz etmek ve en yüksek boyutsal doğruluğu veren parametre kombinasyonlarını belirlemektir. Çalışmada, %20 talk katkılı polipropilen hammadde kullanılmış ve üç farklı eriyik sıcaklığı (220°C, 240°C, 260°C) ile üç farklı ütüleme süresi (3sn, 6sn, 15sn) uygulanarak fiziksel deneyler gerçekleştirilmiştir. İncelenen sigorta kutusu, araçlardaki sigorta modüllerini koruyarak elektrik sisteminin güvenliğini sağlamaktadır. Deney parçaları üzerinde üretimden hemen ve 24 saat sonra 3B tarama cihazı ile ölçümler alınmıştır. Ayrıca Moldflow programı kullanılarak plastik enjeksiyon prosesi bilgisayar ortamında simüle edilmiştir. Elde edile bütün sonuçlar hedeflenen parça geometrisi ile karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları, uzun ütüleme süresinin sapma miktarını azalttığını, yüksek eriyik sıcaklığının ise sapma miktarını artırdığını göstermiştir. En iyi boyutsal doğruluğu sağlayan parametre kombinasyonu, 220°C eriyik sıcaklığı ve 15 saniye ütüleme süresi olarak belirlenmiştir. Ancak üretim verimliliği açısından değerlendirildiğinde, 220°C eriyik sıcaklığı ve 3 saniye ütüleme süresi daha yüksek üretim adetleri sağladığı için tercih edilebilir bir seçenek olarak öne çıkmaktadır. Moldflow simülasyonu, genel olarak fiziksel üretim sonuçlarını başarılı bir şekilde tahmin etmiş, ancak belirli ölçüm noktalarında küçük sapmalar gözlenmiştir. Simülasyonun doğruluğunun artırılabilmesi için daha kapsamlı girdilerle çalışılması gerektiği değerlendirilmektedir. Bu çalışma, plastik enjeksiyon süreçlerinde üretim parametrelerinin optimizasyonuna katkı sağlamaktadır. Elde edilen bulgular, üretim maliyetlerini azaltmak, kaliteyi artırmak ve endüstrideki üretim süreçlerini iyileştirmek için önemli bir kaynak niteliğindedir.
Roll-form üretim yöntemine uygun taşıt emniyet elemanlarının tasarım ve sonlu elemanlar analizleri
Bu tez çalışması ile B sınıfı bir araçta ön kısımda konumlandırılan çarpışma sönümleyici grubun içerisinde bulunan tampon kirişi için roll-form üretim yöntemine, lazer kaynak gerekliliklerine uygun olarak ve belirlenen tasarım uzayı içinde kalarak Catia programında yeni kesitler tasarlanmıştır. RCAR 15(+1/0) km/saat hız, %40 ofset ve 10° açılı rijit bariyer ile çarpışma senaryosunda yeni geliştirilen kesitlerin çarpışma performansları mukayese edilen (benchmark) ürüne göre karşılaştırılıp, sonuçları incelenmiştir. Ansys Mechanical APDL Product Launcher 2020 R1 programında ve Ls-dyna çözücüsünde sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Tampon malzemesi olarak Docol 1400 çelik malzemesi kullanılmıştır. Tez çalışması kapsamında, darbe emici çarpışma kutuları kıyas üründeki darbe emici yapılar ile aynı olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada tampon özgül enerji değerinin araca aktarılan kuvvet ve çarpma ekseni yönünde yer değiştirme değerleri göz önünde bulundurularak arttırılması sağlanmıştır.
Araçlar için can veri yolu izleme sisteminin tasarımı
Bu çalışmada ISO 15765-4 CAN (11 bit ID, 500 Kbaud) veri hattına sahip bir araç üzerinde farklı OBD-II servisleri kullanılarak tanı koyma işlemlerinin gerçekleştirilebileceği sistemlere ilişkin iki farklı tasarım ele alınmıştır. Tanı koyma işlemlerinde ELM327 ve SeedStudio CAN BUS Shield destekli ATmega328P tabanlı bir mikrodenetleyici kartı olan Arduino UNO R3 kullanılmıştır. ELM327 ile bilgisayar arasındaki veri alışverişi Termite isimli bir seri haberleşme arayüz programı vasıtası ile gerçekleştirilirken, C programlama dilinde yazılmış ve Arduino UNO R3'e gömülen program, Arduino IDE derleyicisi vasıtası ile oluşturulmuştur. Test aracının içten yanmalı motor ve transmisyon elektronik kontrol ünitelerine, veri hattı üzerinden erişilerek, desteklenen tüm OBD-II servisleri işletilmiş ve bu servisler ile ilişkili gerekli çözümlemeler gerçekleştirilmiştir.
Elektrikli araçlar için iç haberleşme ağındaki bilgilerle anlık fiziksel yük tabanlı kalan mesafe hesabı
Dünya genelindeki yetkili kurumlar tarafından taşıt emisyonlarındaki limitler sıkılaştırıldıkça, taşıt üreticileri üzerindeki baskı giderek artmaya başlamıştır. Üreticiler, regülasyonlara uyum sağlayabilmek için, egzoz sistemi üzerinde çalışmalarını yoğunlaştırmak zorunda kalmıştır. Yapılan çalışmalar, egzoz sistemi maliyetini de artırmaktadır. Ayrıca, Uluslararası kurumların regülasyonlarına göre CO2 kredisi kazanmak ve satılan taşıtlardaki filo ortalamalarını düşürebilmek için, hibrit ve tam elektrikli araçlar üzerine yapılan yatırımlar da her geçen gün artmaktadır. Çeşitli ülkelerdeki vergi avantajları, kullanım kolaylığı, araç performansı ve müşteri ilgisi de göz önüne alındığında, elektrikli araçların tercihi her geçen gün artmaktadır. Üzerinde yoğun olarak nispeten yeni çalışılmaya başlanması dolayısıyla kullanıcı beklentisi iki problem üzerine yoğunlaşmaktadır, araç bataryasının kısa süre içinde doldurulması ve aracın bataryasında kalan enerji ile ne kadar yol alabileceği. Bu iki temel problem, elektrikli araç kullanımının yaygınlaşması üzerinde engel oluşturmaktadır. Elektrikli araç kullanıcılarında bataryadaki enerji ile ne kadar mesafe gidileceği bir kaygı oluşturmaktadır. Bu sebeple, kalan mesafe bilgisinin doğru tespiti, elektrikli araç sayısının daha fazla artması için büyük önem arz etmektedir. Yapılan pek çok araştırmada, sonucun doğru tespit edilebilmesi için GPS ve Navigasyon gibi ek bir maliyet getiren özelliklere ihtiyaç duyulduğu görülmüştür. Bu tezdeki çalışmada ise, sadece araç üzerindeki sensörlerden ve iç haberleşme ağındaki bilgiler kullanarak, doğruluk payı yüksek kalan mesafe hesaplanabileceği yeni bir metot ele alınmıştır. Ayrıca bu yeni metot ek bir sensör ya da kontrol ünitesine ihtiyaç duymamaktadır. Araç üzerindeki bilgiler hızla değişim gösterdiği için, bilgi içerisinde yüksek frekansla seyreden gürültü de bulunmaktadır. Gürültüyü azaltmak için de alçak geçiren filtre kullanılmıştır.
Elektrikli taşıtlarda batarya soğutma sisteminin iyileştirme yöntemlerinin araştırılması
Bu çalışmada, elektrikli araçlarda kullanılan Li-Ion bataryaların ve soğutma sistemlerinin genel bir incelemesi yapılarak dört/on altı hücreden oluşan bir Li-Ion batarya grubunun ısıl davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmada deşarj işlemi dikkate alınmıştır. Sayısal hesaplamalarda Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) analizi yapılarak deneysel veriler ile soğutma sistemi olmadan karşılaştırma yapılmıştır. Ek olarak, mevcut batarya grubuna sayısal modelde bir serpantin kanallı soğutucu blok eklenerek HAD analizi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sayısal sonuçlar deneysel veriler ile uyum içerisindedir.
Bilgisayar destekli analiz ve sinirsel ağ ile taşıt ön cam tasarımı ve tasarım doğrulama
Taşıt ön camlarının tasarımı, aerodinamik ve estetik olarak taşıt tasarımının en önemli etmenlerinden birisidir. Günümüzde, önemi gittikçe artan güvenlik kriterleri de göz önüne alındığında ön cam tasarımı yolcu ve yaya için oldukça kritik bir parçadır. Bu çalışmanın kapsamı; taşıt ön cam tasarımı ve doğrulama süreçlerinin bilgisayar destekli analizlerle yapılması ve termal analiz çıktılarının yapay zeka uygulamasına entegrasyonudur. Çalışma kapsamında ele alınan ön cam, buz ve buğu çözme fonksiyonunu cam içerisine entegre ısıtıcı kaplama ile yapmaktadır. Isıtıcı kaplama entegre bir ön cam 3d datasının tasarlanması akabinde kafa çarpma ve termal analizler yapılmıştır. Sonlu elemanlar modelleri ile tasarımın kafa çarpma analizleri tamamlanmış ve sonuçları detaylandırılmıştır. Termal analizler, ısıtma fonksiyonu ve menfez geometrilerinden çıkan havanın debi ve sıcaklık değerleri göz önüne alınarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği tekniği kullanılarak yapılmıştır. Termal analiz sonuçları yapay zeka ile entegre edilmiştir. Yapay sinirsel ağ modelleri tekniği kullanılmıştır. Analiz sonuçlarıyla eğitilen yapay zeka modeli üzerinden, analiz çıktıları hakkında tahminler yapılmış ve termal analiz sonuçlarıyla çıktılar karşılaştırılmıştır.
Optimizasyon teknikleri ve sinirsel ağlar kullanılarak araç alaşım jantlarının tasarımı ve tasarım doğrulaması
Her alanda karşımıza çıkan optimizasyon problemlerinin çözümü için geliştirilmiş çok çeşitli optimizasyon metotları mevcuttur. Özellikle otomotiv sektöründe zorlu hedefler ve her gün artan rekabet dolayısıyla ürün geliştirme ve tasarım süreçlerindeki optimizasyon yöntemlerinin kullanımı günden güne daha çok önem kazanmaktadır. Araç tasarım süreçlerinin giderek kısaltılması ve daha az kaynakla tasarım parametrelerinin global optimum sonuçlarına daha yakın değerlere ulaşılması amacıyla birçok optimizasyon metodu geliştirilmekte ve uygulanmaktadır. Alüminyum alaşımlı jantların doğal frekans değerleri ve ağırlık değerleri doğrudan aracın sürüş konforunu etkileyen parametrelerdir. Jant tasarım sürecinde jantın 1. mod doğal frekans değerinin diğer araç parçalarının frekans değerleriyle çakışmasının engellenmesi aracın gürültü performansını doğrudan etkilerken, jant ağırlığının azaltılması ise aracın yakıt tüketimi, emisyon ve yol tutuşu gibi parametrelerini etkilemektedir. Bu kapsamda önerilen çalışma ile yeni bir yaklaşım ile yapay sinir ağı (ANN) temelli parametre tahmin metodu ve parametrik tasarım optimizasyon yöntemi jant tasarım sürecini iyileştirmek amacıyla uygulanmıştır. Deney tasarımı modeli ve sonlu elemanlar analizi aracılığıyla başlangıç veri seti elde edilmiştir. Elde edilen başlangıç veri seti çoklu lineer regresyon (MLR) ve ANN modellerinin eğitilmesinde kullanılmış ve eğitilen her iki model de çok amaçlı genetik algoritma (MOGA) optimizasyonu sürecinde vekil model olarak kullanılarak uygulanmıştır. ANN ve MLR tabanlı tahmin metotlarıyla gerçekleştirilen optimizasyonun 1. mod frekans ve ağırlık parametreleri optimizasyon sonuçları ortaya koyulmuştur. Önerilen yeni yöntemin literatürde en iyi bilinen jant tasarım optimizasyonu metotlarıyla karşılaştırıldığında hedeflenen değerler açısından daha başarılı sonuçlar elde edildiği ve global optimum sonuçlara daha yakın değerler ortaya koyduğu görülmüştür.
Optimizasyon teknikleri ve sinirsel ağlar kullanılarak araç kayar kapı sistemi parametrelerinin tahmini
Tez çalışması, araç kayar kapı sistem tasarım parametrelerinin tahmininde yapay sinir ağları (YSA) ve Bayes Optimizasyonu (BO) kullanılarak gerçekleştirilen çok amaçlı bir optimizasyon uygulaması tanımlamaktadır. YSA, özellikle karmaşık ve belirsizlik içeren matematiksel modellerin çözümünde kullanılmaktadır. Analitik olarak çözümünde zorluklar olan kara kutu problemlerde etkin sonuç vermektedir. Belirsizlikler içeren, ancak maliyetli fiziksel testler veya uzun süren simülasyonlar gerektiren problemlerde de çözüm için uygun bir yaklaşımdır. Çalışma kapsamında ele alınan kayar kapı sistem tasarımı da belirsizliklerin fazla olduğu karmaşık bir problem olduğu için tasarım parametrelerinin tahmin ve optimizasyonunda YSA ve BO kullanılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen dinamik analizlerin ardından, parametrelerin farklı değerlerine karşılık gelen analiz sonuçları YSA ve BO kullanılarak tahmin edilmiştir. Ardından genetik algoritma (GA) kullanılarak çok amaçlı optimizasyon problemi için optimum çözüm elde edilmiştir. Uzun analiz süreleri ortadan kaldırılarak daha hızlı ve esnek bir yöntem sunulmuştur.
Eklemeli imalatla üretilen termoplastik parçaların sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilme performansının incelenmesi ve optimizasyonu
Küresel ısınmanın insan hayatını gittikçe tehdit etmeye başladığı son yıllarda, endüstride kullanılan tüm malzeme ve proseslerde olduğu gibi çevreye zarar vermeyen kaynak yöntemleri kullanmak önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalara göre Sürtünme Karıştırma Kaynağı (SKK) da çevreci bir kaynak türüdür. Aynı zamanda kaynak sırasında kaynaktan etkilenen bölgeyi en az etkilediğinden kaynak mukavemeti yüksektir. Bunun yanında ucuz ulaşılabilir ve farklı malzemelerin kaynağı gibi özelliklerinden dolayı son yıllarda gittikçe SKK ile ilgili araştırmalar artmıştır. Araştırmalar genelde metal malzemelerin kaynağı, kompozit malzemelerin kaynağı ve termoplastik malzemelerin kaynağı üzerinde yoğunlaşmıştır. Otomotiv sektöründe, proje aşamalarında Ar-Ge birimlerinde tasarlanan yeni bir parçanın seri üretime geçmeden araç üzerinde görülmesi ve test edilmesi gerekmektedir. Geleneksel yöntemlerde seri üretim olmayacak tekil bir parçayı üretmek fazla zaman almakta ve çok yüksek maliyetlere sebep olmaktadır. Bu tür prototip (ilk örnek) parçaları üretmek için katmanlı üretim (eklemeli imalat) yöntemleri geliştirilmiştir. Otomotiv sektöründe eklemeli imalat ile üretilmiş prototip parçalarda en çok termoplastik malzemeler kullanılmaktadır. Bu çalışmada ABS M30 malzemesinden eklemeli imalatla üretilen parçaların sürtünme karıştırma kaynağının kaynak parametreleri araştırılmıştır. Deney parametrelerinin oluşturulması için öncü deneysel çalışmalar yapılmış ve kaynak için parametre aralığı bulunmuştur. Daha sonra taguchi L9 ortogonal dizisi kullanılarak deney tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan deneysel çalışma ile eklemeli imalatla üretilen parçaların SKK ile birleştirmede en yüksek mukavemet değerleri, takım dönme hızı 800 devir/dk, ilerleme 10 mm/dk ve takım omuz çapının 16 mm olduğu durumda ulaşılmıştır. Deneyler sonucunda kaynak bölgesinin mekanik değerleri değerlendirilmiş ve görsel olarak da mikroskopla incelenmiştir.
Yeni tip kompozit esaslı al/p-si/nio:tio2/al fotodiyotların elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, saf NiO, saf TiO2 ve farklı oranlarda NiO–TiO2 kompozitlerinden sol–jel yöntemiyle hazırlanmış ince film fotodiyotların optoelektronik karakterizasyonu sunulmuştur. Al/p-Si/Al altlıklara üretilen cihazların karanlık ve kontrollü aydınlatma koşullarında akım–gerilim (I–V) özellikleri ölçülmüş, fototepki (Iph) ve fotoakım duyarlılığı (responsivity-PR) gibi temel performans kriterleri ile ışık algılama kapasiteleri incelenmiştir. Ters öngerilim altında tüm fotodiyot yapıları aydınlatıldığında belirgin fototaşıyıcı üretimi göstermiştir. Özellikle 1:1 TiO2:NiO kompozitli cihaz, 100 mWcm−2 ışık yoğunluğunda yaklaşık 3500A fototepki üretmiştir. Saf NiO fotodiyot ise düşük ışık seviyelerinde dahi 2.5×10−2 AW−1 duyarlılık sunarak üstün algılama yeteneği sergilemiştir. Buna karşın, saf TiO2 ve TiO2 bakımından zengin (3:1) kompozit yapılar nispeten zayıf fotovoltaik yanıtlar vermiştir. Elde edilen bulgular, malzeme bileşiminin, heteroeklem kalitesinin ve film morfolojisinin fotodiyot performansındaki belirleyici rolünü vurgulamaktadır. Özellikle 1:1 TiO2:NiO kompoziti, etkili taşıyıcı ayrışımı ile güçlü fotoindüklü akım üretimini dengeli bir biçimde bir araya getirmiştir. Sonuç olarak, sol–jel temelli NiO/TiO2 fotodiyotlar; düşük maliyetli, ölçeklenebilir ve gelecek nesil optoelektronik algılama sistemlerine entegre edilebilecek ümit vaat eden adaylar olarak değerlendirilmektedir.
Bir dizel motorda nanopartikül katkısının motor performans ve emisyon üzerindeki etkisinin araştırması
Bu çalışmada, defne tohumu yağı ve baobab yağı transesterifikasyon yöntemiyle biyodizele dönüştürülerek, dizel motorlarda alternatif yakıt olarak kullanımı araştırılmıştır. Ayrıca, bu yağların ham formları da motor testlerine dahil edilmiştir. Ham yağlar %10, %20 ve %40 oranlarında %100 dizel ile; biyodizeller ise %20 ve %50 oranlarında dizel ile karıştırılarak test edilmiş, bunun yanı sıra saf (%100) biyodizeller de değerlendirilmiştir. Her bir yakıt karışımı için motor performansı ve egzoz emisyonları analiz edilmiş; karşılaştırmalı değerlendirmeler yapılmıştır. Çalışmanın bir diğer önemli boyutunda, her bir yağ ve biyodizel için farklı türde nanoparçacık kullanılmış ve bu nanoparçacıklar 50 ppm dozajında eklenmiştir. Nanoparçacıkların yanma kalitesi, motor performansı ve emisyonlar üzerindeki etkileri de detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca, ön ısıtma işlemi uygulanarak yakıt özelliklerinde meydana gelen değişiklikler gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, bitkisel kökenli yağlardan elde edilen biyodizelin, uygun katkı maddeleri ve işlem koşullarıyla çevre dostu ve verimli bir alternatif yakıt olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir.
Sportif amaçlı arazi taşıtlarında arka cam açısı ve spoiler tasarımının aerodinamik karakteristikler üzerine etkilerinin incelenmesi
Bir araç tasarlanırken öncelikle yol tutuşu, yakıt tasarrufu ve araç performansını önemli derecede etkileyen aerodinamik özellikleri ele alınmaktadır. Karayolu taşıtları hareketleri sırasında belli başlı etkilere maruz kalmaktadır. Sürükleme ve kaldırma kuvvetleri, sapma, yunuslama ve yuvarlama momentleri ve bunun gibi daha birçok etki altında kalan araç istenilen performansı sergileyememektedir. Aracın şekli ve tasarımı maruz kalacağı etkiler üzerinde büyük rol oynamaktadır. Bu sebeple araçların tasarımı günden güne yenilenmekte ve değişmektedir. Eski araçların keskin hatlı yapısı günümüz araçlarında mevcut değildir. Araçların, sürtünme ve kaldırma kuvvetlerinin neden olduğu olumsuz yönlerden en az şekilde etkilenmesi için tasarım esnasında bu etkilerin olabildiğince düşürülmesi üzerine şekillendirmeler yapılmaktadır. Her araç kullanım amacına uygun şekilde tasarlanmakta, en iyi performansı sergileyecek ve aynı zamanda yakıt tasarrufu sağlayacak şekilde üretilmeye çalışılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında bir sportif amaçlı arazi taşıtı için spoiler tasarımı ve arka cam açısı aerodinamik etkiler altında sayısal olarak analiz edilmiştir. Çalışma ANSYS-Fluent yazılımı kullanılarak üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Araç 1:10 ölçekle modellenmiş ve analiz edilmiştir. Araştırmanın değişkenleri, spoiler uzunluğu, sabit spoiler uzunluğu için spoiler açısı ve sabit spoiler için arka cam açısı olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, spoiler uzunluğunun hem kaldırma hem sürükleme katsayılarını önemli ölçüde etkilediğini gösterirken, spoiler açısının da bu iki önemli katsayı üzerinde oldukça etkili olduğu görülmüştür. Bu sonuçla, spoiler tasarımı ile araç yol tutuşu ve yakıt tüketiminin kontrol edilebileceği gösterilmiştir. Bunun yanında arka cam açısı için yürütülen çalışmada özellikle sürükleme ve kaldırma katsayıları göz önünde bulundurularak araç iç hacminde değişiklik yapılabileceği gösterilmiştir.
Motor yağlarına metal oksit ve hekzagonal bor nitrür nanoparçacık katkısının alüminyum alaşımlarının tribolojik davranışına etkisinin araştırılması
Hareketli mekanik sistemlerde optimum performansın sağlanabilmesi için sistemdeki enerji kayıplarının en aza indirilmesi önemli bir yere sahiptir. Hareketli sistemlerde enerji kaybına neden olan ana faktörlerden biri sürtünmedir. Sürtünme sırasında enerji verimliliğinin iyi düzeyde olabilmesi için yağlama mekanizmasının ideal özellikler sergilemesi gerekmektedir. Yağlayıcılar, hareketli parçalar arasında koruyucu bir sıvı film oluşturarak parçaların sürtünmeden zarar görmesini bir dereceye kadar önler. Yağlayıcıların özelliklerinin iyileştirilmesiyle sürtünmeden kaynaklanan hasarlar minimum seviyelere indirilebilir. Yağlayıcıların özelliklerini iyileştirmenin en etkili ve verimli yöntemlerinden biri yağlara nano malzemeler katmaktır. Bu çalışmada Al 6013 alüminyum alaşımı pin-on-disk aşınma test cihazı kullanılarak farklı aşınma koşullarında (kuru, sadece motor yağı, ağırlıkça %10 TiO2 nano katkılı yağ, ağırlıkça %7.5 TiO2 ve ağırlıkça %2.5 h-BN nano katkılı yağ, ağırlıkça %5 TiO2 ve ağırlıkça %5 h-BN nano katkılı yağ, ağırlıkça %2.5 TiO2 ve ağırlıkça %7.5 h-BN nano katkılı yağ, ağırlıkça %10 h-BN nano katkılı yağ) ve farklı yüklerde (10 N, 30 N ve 50 N) aşındırılmıştır. Yağ olarak 5W-30 motor yağı kullanılmıştır. Aşınma testleri 100 mm/s kayma hızında ve 350 m kayma mesafesinde gerçekleştirildi. Deneyler sonucunda alüminyum parçalarda farklı koşullar ve yükler altında meydana gelen ağırlık kayıpları ölçülmüştür. Deneylerde kullanılan nanopartiküllerin aşınma ve sürtünmeyi iyileştirdiği görüldü. 10 N'luk yük altında ortalama en düşük sürtünme katsayısı ağırlıkça %2.5 TiO2 ve ağırlıkça %7.5 h-BN nano katkılı yağ ile yapılan deneyde elde edildi. 30 N ve 50 N'luk yükler altında ortalama en düşük sürtünme katsayısı sadece motor yağı ile yapılan deneylerde elde edildi. Yük arttıkça aşınma kaybının arttığı belirlendi. Aşınma testleri sonucunda tüm yağlama koşulları kıyaslandığında aşınma kaybı noktasında en üstün değerler ağırlıkça %5 TiO2 ve ağırlıkça %5 h-BN nano katkılı yağ karışımı ile yapılan deneylerde elde edildi.
Yapay zeka yöntemiyle fren pedalının yapısal optimizasyonu
Otomotiv sektöründeki üreticiler son yıllarda yakıt tasarrufu sağlamak ve araç performansını artırmak için çalışmalar yaparak iyileştirmelere yönelmişlerdir. Araç ağırlığının azaltılması, iyileştirme için gelecek vaat eden stratejilerden biridir. Ayrıca üreticilerin kaliteyi değiştirmeden uygun maliyetli, hafif ve çevre normlarına uyum sağlayan araç üretme hedeflerini de ağırlık azaltma işlemi karşılamaktadır. Bu noktada ağırlık azaltma çalışmaları optimizasyon ile mümkündür. Tasarlanmış araç parçalarında optimum malzeme dağılımını sağlamak için optimizasyon yöntemleri kullanılmaktadır. Yapısal optimizasyon yöntemlerinde mevcut tasarımların; boyut, şekil ve topoloji olarak en iyi hale getirilmesi temel hedeftir. Bu çalışmada fren sistemine ait bir fren pedalı üzerinde yapısal optimizasyon yöntemleri kullanılarak ağırlık azaltma işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın amacı fren pedalı için en uygun malzeme dağılımını bularak optimum bir tasarım geliştirmektir. Bu amaç doğrultusunda fren pedalı üzerinde yapılan statik analizlerin ardından ağırlık azaltma amacıyla topoloji optimizasyonu yapılmıştır. Yapılan topoloji optimizasyonu sonrasında yeni fren pedalı tasarımı oluşturulmuştur. Daha sonra yeni tasarım parçasına yapay zeka optimizasyon teknikleri (genetik algoritma, gri kurt optimizasyon algoritması ve parçacık sürü optimizasyon algoritması) kullanılarak şekil optimizasyonu yapılmıştır. Sonuç olarak, yapılan topoloji optimizasyonu sonrasında ilk modele kıyasla % 25.4 ağırlık azaltma yapılmıştır. Genetik algoritma kullanılarak yapılan optimizasyon sonucunda ilk modele göre yaklaşık %31.8, parçacık sürü optimizasyon algoritması kullanılarak %32.8 ve gri kurt optimizasyon algoritması kullanılarak ise %32.9 ağırlık azaltma sağlandığı tespit edilmiştir.
Bitkisel yağ ve mikroalglerden üretilen nanopartikül katkılı alternatif yakıtların bir dizel motor üzerindeki etkilerinin araştırılması
İçten yanmalı motorlarda yakıt ile hava karışımının yanma odasında yanması sonucunda faydalı mekanik iş ile birlikte zararlı egzoz emisyonları da açığa çıkmaktadır. Egzoz emisyonlar insan ve doğa üzerinde olumsuz etkileri bulunmaktadır. Sınırlı petrol kaynakları ve bu zararlı egzoz emisyonları dikkate alındığında bilim insanları petrole alternatif olacak ve daha az egzoz emisyonu salınımı yapacak alternatif yakıtların üretimine odaklanmaktadır. Bu tez çalışmasında farklı bitkisel yağların alternatif yakıt olarak dizel motorlarda kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla, soğuk sıkım yöntemi ile üretilmiş bitkisel ham yağ dizel yakıt ile farklı oranlarda karıştırılarak kullanılmıştır. Buna ek olarak mikroalg yağı bitkisel ham yağ/dizel karışımına eklenerek motor performans ve egzoz emisyon değerleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ham bitkisel yağ ve mikroalg yağının yüksek viskozite değerleri nedeniyle, yakıt karışımlarına ön ısıtma işlemi uygulanarak yakıt karışımının fiziksel özellikleri iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Diğer taraftan yakıt karışımlarının yanma özelliklerinin iyileştirilmesi için yakıt karışımlarına nanopartikül katkısı yapılmıştır. Genel olarak çalışma kapsamında alternatif bir yakıt karışımının oluşturulması ve bu yakıt karışımlarının dizel motorun egzoz emisyon ve performans değerleri üzerindeki etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca, ön ısıtma işlemi ve nanopartikül katkısı ile yakıt karışımlarının yanma kabiliyetlerinin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla ham olarak ceviz, yağı ile mikroalg yağlarının dizel yakıt ile karıştırıldığı alternatif yakıtların etkileri deneysel olarak araştırılmıştır.
Al/P-Si/ZnO:B4C/Al fotodiyotların sol-jel döndürerek kaplama yöntemi ile üretimi, fototepki ve elektriksel özelliklerinin belirlenmesi
Bu çalışmada, Al/P-Si/ZnO:B4C/Al fotodiyotları sol-jel döndürerek kaplama yöntemiyle üretilmiş ve fototepki ile elektriksel özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Çalışmanın amacı, ZnO'ya farklı oranlarda bor karbür (B4C) katkısı yaparak fotodiyotların performansını geliştirmek ve ışığa duyarlılıklarını optimize etmektir. Yapısal ve morfolojik karakterizasyonlar taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımı X-ışını (EDX) analizleriyle gerçekleştirilmiştir. Fotodiyotların akım-gerilim (I-V) karakteristikleri, solar simülatör kullanılarak karanlık ve 20 - 100 mW/cm² aralığındaki farklı ışık yoğunlukları altında test edilmiştir. Deney sonuçları, B4C oranının artmasıyla ters akım değerlerinde belirgin bir artış olduğunu göstermiştir. Üretilen fotodiyotların ışığa karşı duyarlı oldukları belirlenmiştir. 100 mW/cm² ışık yoğunluğunda elde edilen fotoakımlar, 0%, 1%, 3%, 5% ve 10% B4C oranlarına göre sırasıyla 56 x 10-4 A, 16.4x10-5 A, 6.97x10-5 A, 3.43x10-5 A ve 2.67x10-5 A olarak ölçülmüştür. Fotodiyotların ışığa maruz kaldığında fotoakımlarında ani artışlar gözlemlenmiştir. Aydınlatmanın sona ermesiyle fotoakımların hızla başlangıç seviyesine dönmesi, üretilen fotodiyotların tersine çevrilebilir anahtarlama davranışı sergilediğini göstermiştir. B4C katkısının, negatif ön gerilimde yük taşıyıcılarının ayrışmasını azaltarak fotodiyotların ışık duyarlılığını düşürdüğü, ancak doğru öngerilimde daha kararlı akım değerleri sağladığı tespit edilmiştir. Sonuçlar, Al/P-Si/ZnO:B4C/Al kompozit fotodiyotların fotoiletkenlik ve fotovoltaik performans açısından umut vaat eden alternatifler sunduğunu ve bu malzemelerin güneş enerjisi dönüşüm sistemleri ile optoelektronik uygulamalarda yüksek verimli çözümler geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini ortaya koymuştur.
Ön salıncak kolu yapısal optimizasyonu
Ön salıncak kolu, yere paralel olacak şekilde; amortisör, komuta parmağı ve motor beşiğine bağlanarak, lastik ve jant birleşiğini yanal olarak sabitlemek için kullanılır. Otomotiv endüstrisinde, kaliteyi koruyarak araç maliyetini ve ağırlığını azaltmak temel hedefler arasında yer almaktadır. Bu amaçla, bu çalışmada, ön salıncak kolu üzerinde yapısal optimizasyon çalışmaları yapılarak, farklı teknik özelliklerde ön salıncak kolları tasarlanarak, nümerik analizleri gerçekleştirilecektir. Tezin amacı, topoloji optimizasyon metodunu kullanarak, ele alınan ön salıncak kolunun geometrisinde değişiklikler yaparak, malzeme miktarını minimuma düşürerek, parça dayanımını koruyacak şekilde, ağırlığı ve maliyeti azaltılmış yeni bir ön salıncak kolu modeli oluşturmaktır. Günümüz analiz programları, optimizasyon yöntemlerini kullanmamıza izin vererek, fiziki testler öncesinde, farklı tasarımdaki parçaların, dayanımsal davranışları hakkında bize fikir verir ve bize optimizasyon fırsatları sağlar. Bu tezde, katı modelleme, sonlu elemanlar yöntemi, optimizasyon metotları kullanılacaktır. Katı modelleme için Catia, optimizasyon çalışmaları için Hypermesh kullanılacaktır. Amaç yer değiştirme, gerilme gibi kısıtları sağlayarak en uygun tasarımı bulabilmektir. Anahtar Kelimeler: Hyperworks, Optimizasyon, Şekil Optimizasyonu, Topoloji Optimizasyonu, Salıncak Kolu, Yorulma Analizi
Taşıt debriyaj elemanlarının optimizasyonu için yapay zeka algoritması tabanlı bir sistemin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında taşıt debriyaj elemanlarının dinamik davranışı ve fonksiyonelliği göz önünde bulundurularak taşıt diyaframı ve damperinin tasarım optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Algoritmalarda keşif ve elde edilen bilginin kullanılması arasındaki dengenin ayarlanamaması ve uygun parametre ayarlarının gerçekleştirilememesi yerel optimuma takılma ve erken yakınsama problemine neden olabilir. Bu yüzden algoritmalar içerisindeki seçim mekanizması ve algoritma parametrelerinin ayarlanması önemlidir. Algoritma içerisinde çeşitlilik, bütünü arama ve yerel arama mekanizmalarının bilgiyi kullanma mekanizması ile yüksek performansta çalışması gerekmektedir. Bu amaçla kır kurtlarının sürü içerisindeki sosyal durumları ve çevreye uyum davranışlarından ilham alan Kır Kurdu Optimizasyon (COA) algoritması tabanlı yeni bir algoritma taşıt debriyaj elemanları için geliştirilmiştir. Bu çalışmada kır kurdu optimizasyon algoritmasının çeşitlilik ve arama mekanizmasının iyileştirilmesiyle geliştirilmiş bir algoritma elde edilmiştir. Ortaya çıkan geliştirilmiş algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız mühendislik problemleri ile test edilip taşıt debriyaj elemanlarına uygulanarak gerçekliği kanıtlanmıştır. Önerilen algoritmanın test sonuçları, yeni algoritmanın etkinliğini ölçmek için literatürdeki diğer algoritmalara karşı kontrol edilmiştir. Deneysel sonuçlar, yeni algoritmanın kısıtlı ve kısıtsız test fonksiyonları üzerinde önemli ölçüde daha iyi verimliliğe sahip olduğunu göstermektedir. Bu eniyileme çalışması ile taşıt debriyaj elemanları diyafram yayının başlangıçtaki modeline göre belirtilen asgari ayrılma yüküne göre daha dinamik koşullarda daha iyi performans gösteren yeni bir diyafram modeli ortaya konulmuştur. İkinci eniyileme çalışmasında taşıt debriyaj damper elemanının başlangıçtaki modeline göre daha iyi sönümleme karakteristiğine sahip damper modeli elde edilmiştir. Böylece geliştirilen kır kurdu algoritması literatürde ilk olup taşıt debriyaj elemanlarının eniyilenmesinde kullanılmıştır.
Sıcak şekillendirme prosesine hibrit soğutma tekniğinin adaptasyonu ve parça karakteristiklerinin optimizasyonu
Sıcak Şekillendirme prosesinin sonuna ilave püskürtme soğutma ünitesi adaptasyonu ile hibrit soğutma yaparak mevcut geleneksel proseste çevrim zamanını kısaltılması ve parça karakteristiklerinin optimizasyonu incelenmiştir.
Elektrikli araç batarya taşıyıcılarında kullanılan farklı kaynak türlerinin karşılaştırılması
Son yıllarda taşıt kaynaklı emisyon değerlerinin azaltılmasına yönelik uygulamalar elektrikli araçlara yönelimi arttırmış, bu da mevcut ağırlık azaltma çalışmalarını daha da hızlandırmıştır. Bu durum özellikle elektrikli araç batarya taşıyıcılarında alüminyum alaşımlarının kullanımını getirmiştir. Çözülmesi gereken problemlerin başında alüminyumun en uygun bir biçimde kaynak edilebilmesi gelmektedir. Elektrikli araçlardaki batarya taşıyıcı kutusunun kaynaklama türleri arasında geleneksel yöntemlerin yanı sıra sürtünme karıştırma kaynağı da son yıllarda öne çıkmıştır. Bu araştırmada ark kaynak ile sürtünme karıştırma kaynağının (SKK) karşılaştırılması, SKK kaynağında kullanılan takımın ilerleme hızlarının kaynağa etkisi ve levhaların kalınlığının SKK kaynağındaki parametrelere etkisi incelenmiştir. Ekstrüzyon ile üretilen levhaların mikro sertlik değerlerinin değişimi, mekanik özellikleri, penetrasyon incelenmesi ve porozite durumlarına bakılmıştır. Bu incelemeler doğrultusunda SKK karıştırma kaynağının ark kaynağa göre mekanik özelliklerinin yani çekme gerilmesi, uzama ve mikro sertlik değerlerinin daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Takım ilerleme hızının ise belirli bir sınır ile mekanik özelliklerine pozitif yönde etki ettiği gözlemlenmiştir. Et kalınlığının SKK yöntemine etkisi ise bindirme kuvvetinin artmasına ve kullanılacak takımın geometrisinin önemini göstermiştir.
Elektro eğrilmiş piezo polimer nano kompozit enerji üretecinin piezoelektrik enerji hasat performansının araştırılması
Piezoelektrik enerji hasadı uygulamaları çevremizde bulunan âtıl enerjilerin verimli enerjiye dönüştürülmesinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Mikro/nano elektronik yapıların harici bir güç kaynağına ihtiyaç duymadan çalıştırılması günümüzün en önemli çalışma alanlarıdır birisidir. Doktora tezi kapsamında PVDF (poliviniliden florür) piezo polimer ve PVDF/BaTiO3 (Baryum titanat) piezo polimer nano kompozit nano enerji üreteçleri geliştirilmiş ve titreşimden piezo elektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. Yüksek genlikli mekanik titreşimden piezo elektrik enerji hasadı uygulamasında elektro eğrilmiş PVDF/BaTiO3 nano üreteçler için optimum çözücü tipi, çözelti konsantrasyonu ve piezo seramik dolgu konsantrasyonu parametreleri belirlenmiştir. Bunun için üç farklı polimer konsantrasyonu (%10, %15, %20), dört farklı çözücü oranı (Aseton/DMF, 0:10, 2:8, 4:6, 6:4) ve üç farklı piezo nano partikül oranı (%5, %10, %15) kullanılmıştır. Elektro eğirme işlemi ile üretilen ince film nano fiber yapıların morfolojik ve kristal yapı incelemeleri SEM (taramalı elektron mikroskobu) ve FTIR (Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi) testleri ile yapılmıştır. Piezoelektrik enerji üreteçleri ankastre kiriş sistemine bağlanmış ve titreşimden piezoelektrik enerji hasadı gerçekleştirilmiştir. En yüksek piezoelektrik güç yoğunluğu çıktısı, (PVDF/BaTiO3, %5 BaTiO3, %15 PVDF, Aseton/DMF (6:4)) özelliklerine sahip nano üreteç ile 3,3 MΩ yük direnci altında 0,0143 µW/cm2 olarak elde edilmiştir
Sonlu elemanlar yöntemi ile boru bükme analizleri ve geri yaylanma miktarı öngörüsü
Bu çalışmada, otomotiv sektöründe kullanılan boru profillerin boru bükme makinelerinde döner çekme yöntemi ile farklı çap ve et kalınlıklarında çelik malzemelerden boruların bükümü esnasında büküm parametlerinin geri esnemeye etkileri incelenmektedir. Boru bükme prosesi, uzay-havacılık ve otomotiv sektörlerinde oldukça kompleks şase kısımlarının tek parçada üretilebilmesini sağlayarak komponentin ağırlığını ve üretim maliyetini düşürmesi nedeniyle tercih edilmektedir. Boru bükme prosesinde Döner-Çekme (Rotary Draw), Makaralı-İtme (Push Rolling), Sıkıştırmayla (Compression) ve Pres Kütüğü (Ram) ile boru bükme yöntemleri kullanılır. Bükülen boruların kullanıldığı bu gibi yerlerde hassas büküm açısı ve uygun kesit alanı önem arz etmektedir. Boru bükme proseslerinde en sık karşılaşılan problem kesit alanı bozulmasıdır. Büküm açısını etkileyen bir diğer önemli faktör de geri esneme miktarıdır. Makaralı itme ile bükümde kalıp çapından çok daha büyük radyüslü büküm işlemleri yapıldığı için geri esneme bükülen borunun malzemesi ve kesitine bağlı olarak daha yüksek ölçeklerde görülebilmektedir. Açık ve kapalı kesit alanına sahip profillerin geri yaylanma davranışları kesit alanlarının şekline, kesit alanı ölçülerine, bükme yarıçapına ve bükme açısına göre değişkenlikler gösterir. Bu çalışmada ayrıca boru kesit alanındaki bozukluklar incelenmektedir. Çünkü bükülen borunun iç yüzeyinde (borunun kalıba değdiği yüzey) kalınlaşma görülürken, borunun dış yüzeyinde ise incelmelere rastlanmaktadır. Son olarak, boru bükmede karşılaşılan problemlerin oluşmaması için neler yapılması gerektiği açıklanmaktadır.
Termoplastik kompozit kirişlerin titreşim sönümleme davranışları
Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitler otomotiv başta olmak üzere her tür araç üreticisinin ilgisini çekmektedir. Konvansiyonel kompozitlerdeki gibi yüksek özgül mukavemet ve yüksek özgül rijitlik göstermelerinin yanı sıra, termoplastik matris malzemesinin viskoelastik ve viskoplastik özelliklerinin bir sonucu olarak titreşim sönümleme açısından davranışlarını tespit etmek önemlidir. Yüksek lisans tez çalışması kapsamında termoplastik kompozit yapıların titreşim sönümleme davranışları deneysel ve Sonlu Elemanlar Analiz yöntemi ile incelenmiştir. Titreşim sönümleme davranışlarının incelenmesi için bir çelik kiriş numune ve hacimce %45 sürekli cam elyaf takviyeli polipropilen kompozit malzemeden üretilen bir kiriş numune kullanılmıştır. Bir ucu ankastre mesnetli diğer ucu serbest kiriş numunelere darbe çekici yöntemi ile modal testler gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler sonucunda kirişlerin ilk 3 doğal frekans modu incelenmiştir. Sonlu elemanlar analiz yöntemi ile elde edilen veriler test verileri ile karşılaştırılmıştır. Darbe çekici yöntemi ile modal analiz testlerinden elde edilen veriler üzerinden çelik ve kompozit kiriş numunelerin dinamik sönüm oranları hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda çelik kirişin dinamik sönüm oranı 0,012 olarak, kompozit kirişin dinamik sönüm oranı ise 0,02068 olarak bulunmuştur.
Elektrik – ark ergitme yöntemiyle 3B metal yazıcı geliştirilmesi ve eklemeli üretim baskı parametrelerinin incelenmesi
Plastik bazlı PLA, ABS, TPU, PET gibi malzemelerin 3B yazıcılarda kullanımıyla birlikte hızlı prototipleme çalışmaları kolaylaştı. Günümüzde plastik bazlı üretim yapan FDM (Eriyik Yığma Modelleme – Fused Deposition Modeling) Tipi 3B yazıcılar yaygınlaştı. Çalışma konumuzun temeli FDM Tipi bir 3B yazıcının katmanlı üretim metodunu temel alarak eriyen plastik hammadde yerine metal eriterek 3 boyutlu katmanlı bir imalat gerçekleştirmek. Metal eritmek için ihtiyaç duyulan yüksek sıcaklık girdisini sanayide kullanılan otomatik tel sürme mekanizmalı MIG kaynağı (Metal İnert Gaz – Metal Inert Gas) ve MAG kaynağı (Metal Aktif Gaz – Metal Active Gas) kaynak makinelerini projemiz için tasarladığımız Kartezyen tipi bir 3B yazıcı şasesi ile birleştirdik. Otomatik tel sürme mekanizması tasarladığımız 3B yazıcı kontrol kartıyla birleştirildi. Kullandığımız kaynak makinesinin ayarları metal 3d baskılar için optimum (düzenli ve sıçrantı yapmayan, nüfuziyet derecesi düşük, sıralı imalatta yüksek ısı çıktısı olmayacak bir ayar) kaynak dikişi ve yüksekliği sağlayan voltaj ve tel sürme hızı seçildi. Yapılan ön çalışmada belirlenen kaynak makinesinin optimum çalışma değerleri için dilimleyici program içerisinde değişiklikler (ilk katman hızı, extrüder motoru tetikleme süresi, z ekseni katman yüksekliği, kaynak makinesi torcundan erimiş metalin kalınlığına göre x ve y ekseninde atılacak diğer katman ile aradaki mesafeler, katmanlı imalatta kaynak makinesi torcunun izleyeceği yol) yapıldı. Bu değişiklikler sonucu ilk üretim çalışmaları yapıldı.
Üç boyutlu yazıcı ile üretilen farklı iç geometrilere sahip PLA
Bu çalışmada üç boyutlu bir yazıcı ile üretilen farklı kesitlere sahip PLA malzeme esaslı plakaların serbest titreşim frekanslarının deneysel testler ile analizi ve karşılaştırılması incelenmiştir. Üç boyutlu yazıcı ile üretilen 190x190 mm PLA numunelerinin her biri farklı kesitlere sahiptir. Bu kesitler üçgen yapı, kare yapı, altıgen yapı ve tam dolu olacak şekilde ve ayrıca yapıların iç yoğunluk oranları %20 ve %60 olacak şekilde üretimi iki farklı yoğunlukta gerçekleştirilmiştir. Plaklar'ın her biri, serbest bir şekilde titreşebilecek şekilde desteklere bağlanıp, modal sarsıcı tarafından üretilen sinüs taramasına maruz bırakılmıştır. Deney sonucu elde edilen Frekans-Genlik grafikleri sonucu doğal frekansları belirlenmiştir. Her bir plaka için bulunan doğal frekanslar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçların karşılaştırmada en yüksek frekansların sırasıyla üçgen, kare, petek ve dolgulu kesit plakalardan elde edilebildiği görülmüştür. Ayrıca iki farklı yoğunluğa sahip iç yapıların, %20 yoğunluktaki frekansları, %60 yoğunluktaki frekanslarına oranla daha yüksek frekanslar olduğu tespit edilmiştir.
Otomotiv bileşenlerinin titreşim testleri için fikstür tasarımı ve analizi
Bu yüksek lisans tez çalışması kapsamında "Otomotiv Bileşenlerinin Titreşim Testleri İçin Fikstür Tasarımı ve Analizi" konusu temel olarak ele alınmıştır. Konunun içeriğinde elektrodinamik sarsıcılar ve yardımcı ekipmanlarının neler olduğu, bu tür sarsıcılarda gerçekleştirilebilecek test profilleri ve genel olarak basit görülen ancak bir titreşim testi için en büyük öneme sahip titreşim fikstürünün tasarım aşamalarından bahsedilmiştir. Belirtilen tasarım aşamaları, otomobil yan dikiz aynası örnek alınarak titreşim fikstür tasarımı ve simülasyon çalışması gerçekleştirilmiştir.
Meme oturma bölgesi aşınması ve deformasyonunun dizel enjektör fonksiyonu üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
Common rail piezo enjektörler günümüzün dizel motor uygulamalarında kullanılan ileri teknoloji bir yakıt püskürtme sistemidir ve her geçen gün azalan emisyon regülasyonlarını yakalamak için sürekli geliştirilmektedir. Özellikle püskürtme basıncı, yakıtın yanma odasına doğru zamanda, doğru kalitede ve doğru pozisyonda getirilmesi gibi bazı parametreler gittikçe önem kazanmaktadır. Bu noktada yeni motorlarda kullanılmak üzere Bosch içerisinde yeni bir enjektör tasarımı ortaya çıkmaktadır. Yeni tasarımın en kritik noktalarından birisi ise motorun çalışması ile beraber meme oturma yüzeyi bölgesinde hem iğnede hem de gövdede meydana gelen değişimlerdir. Püskürtülen yakıt miktarlarının dolayısıyla yayılan emisyonların motorun ömrü boyunca tutarlı olmasını sağlamak için oturma yüzeyinde oluşan bu değişimleri olabildiğince azaltmak gerekmektedir. Bu tez çalışmasında yanmalı motor testleri ile beraber meme oturma bölgesinde meydana gelen değişimlerin zamanla ilerlemesi ve çözüm olarak geliştirilen şartlandırma işlemi deneysel olarak incelenmektedir. Deney çalışması toplam 2 adet 400 saatlik yanmalı motor testinden oluşmaktadır. 0, 20, 200 ve 400 saatte iğne ve gövde oturma bölgesi yüzey profilleri alınarak meme analizleri ve enjektör fonksiyon ölçümleri yapılmıştır. Test sonuçları değerlendirildiğinde şartlandırmasız memelerde gövde oturma yüzeyi değişimi nedeni ile püskürtme miktarı 20 saatten itibaren artmaktayken, şartlandırmalı memelerde gövde oturma yüzeyinde bir değişim olamamasına rağmen iğnedeki aşınma nedeni ile püskürtme miktarı 20 saatten itibaren azalmaktadır. Püskürtme miktarının artması ile beraber birbirine yakın iki püskürtme birleşebilmekte ve bu püskürtme düzeni için risk oluşturmaktadır. Bu nedenle şartlandırma işleminin daha avantajlı olduğu görülmüştür ve şartlandırma işlemine sahip alternatif ile devam edilmesine karar verilmiştir.
Pem yakıt pilinin modellenmesi ve bir araç üzerinde performansının incelenmesi
Bu çalışmada maksimum 75 kW güç harcayacak olan bir araç için enerji temini ve aktarımı yapacak, yakıt pili ve gerekli bazı elektrik makinelerinden ibaret olan komple bir güç sisteminin matematik modellemesi yapılmıştır. Güç üretecinin ana sistemi yani yakıt pili, PEM tipi bir yakıt pilidir. Elektrik sisteminde DC/DC güç dönüştürücü ve DC gerilim ile çalışan belirli bir elektrik motoru mevcuttur. Yakıt pilinin, yakıt (hidrojen) ve hava besleme hattındaki bütün alt bileşenler ile yakıt pilinin kendisi modellemeye dahil edilmiştir. Elektrik sisteminde ise yükseltici tip DC/DC konvertör modellenmiş, ancak elektrik motoru olarak REMY marka yeni bir elektrik motorunun modellemesi yapılmaksızın verim haritası direkt olarak kullanılmıştır. Elde edilen model, bu güç sisteminden beslenen aracın NEDC seyir çevrimine göre çalıştığı kabul edilerek Matlab&Simulink ortamında matematiksel olarak test edilmiştir. Modelin yakıt-hava sevk, elektrik akımı üretme ve araca istenen tahrik gücünü verme gibi baştan sona bütün aşamaların gereklerini doğru olarak sağladığı ve bütün aşamalarda doğru olarak çalıştığı görülmüştür.
Üç boyutlu yazıcı tasarımı, imalatı ve dolgu geometrisinin mekanik özelliklere etkisi
Teknolojik gelişmeler yeni veya önemli ölçüde geliştirilmiş üretim yöntemlerinin keşfedilmesini sağlamıştır. Üç boyutlu (3D) yazıcı gibi katmanlı üretim teknolojileri ile geleneksel yöntemlerle üretilemeyen karmaşık geometriye sahip parçaların doğrudan üretimi mümkün olmaktadır. Katmanlı üretim teknolojileri arasındaki en popüler ve ucuz yöntem olan FDM (Eriyik Yığma Tekniği – Fused Deposition Modeling) yöntemi ile özellikle düşük üretim hacmine sahip parçaların imalatına ilgi artmaktadır. Bu çalışmada 200x200x210 mm yazdırma hacmine sahip FDM teknolojisi kullanan 3 boyutlu yazıcı tasarımı ve imalatı yapılmıştır. İmalatı yapılan 3 boyutlu yazıcı ile 5 farklı iç dolgu geometrisine sahip PLA (polilaktik asit) test numunesi üretilmiştir. Bu numunelere çekme, darbe ve üç nokta eğilme testi yapılarak iç dolgu geometrisinin mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir.
Mekanik titreşimlerin ses sönümleyici gözenekli malzemelerin ses yutum ve ses iletim kaybı özelliklerine etkisinin incelenmesi
Üretim sahasında ve dış ortamda olan makinelerin oluşturduğu gürültü, çalışanlar ve çevredeki insanlar için önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Gürültüyü yapı doğuşumlu ve hava doğuşumlu olarak iki temel başlıkta inceleyebiliriz. Yapı doğuşumlu gürültünün temel kaynağı titreşimdir. Oluşan bu gürültü özellikle çalışanların verimliliğini önemli oranda azaltmaktadır. Gürültünün azaltılması, kontrol edilmesi ve çevresindeki insanların üzerinden etkisinin azaltılması için çeşitli kontrol yöntemleri uygulanır. Örneğin enerji sektöründe mantolama ve kabin sistemleri ile gürültü kontrolü çalışmaları yapılmaktadır. Bu tez çalışmasında öncelikle titreşim seviyesi ile gürültü arasındaki ilişki incelenmiştir. İkinci aşamada özellikle gürültü kontrolü ihtiyacının yoğun olduğu enerji sektöründeki gürültü ve titreşim karakteristikleri incelenmiştir. Üçüncü aşamada ise bu sektörlerde gürültü kontrolü için yoğun olarak kullanılan taş yünü malzemesi ele alınmıştır. Taş yünü malzemesi titreşime maruz bırakılmıştır. Titreşime maruz bırakıldığı süreçte akustik ömürlerinin sürdürülebilirliği araştırılmıştır.
Termoplastik granül ekstrüzyonu esaslı piezokompozit algılayıcılar üretimi için yeni bir 3b yazıcı tasarımı, prototip üretimi ve performansının incelenmesi
Son yıllarda gelişen katmanlı imalat teknikleri ile üretim yapan makinelerin yaygınlaşması, tasarım ve üretim maliyetlerini düşürmesi, araştırmaların 3B yazıcılar üzerine yoğunlaşmasına sebep olmuştur. Bu tez kapsamında termoplastik granül esaslı piezokompozit algılayıcılar üretmek için yeni bir 3B yazıcı üzerinde çalışılmıştır. Tez çalışmaları kapsamında eriyik yığma modelleme tekniği (FDM) kullanılarak 3B yazıcı ve modüler granül ekstrüder tasarlanıp prototip imalatı yapılmıştır. Üretilen prototip üzerinde kalibrasyon yapılarak, polarizayon işlemi sonrası piezoelektrik özellik gösteren polivinilidenflorit (PVDF) malzeme ile baskı denemeleri yapılmıştır.
Tekerlek içi motora sahip elektrikli bir aracın aktif süspansiyon sisteminin PID ve bulanık mantık yöntemleri kullanarak karşılaştırmalı kontrolü
Bu çalışmada tekerlek içi motora sahip elektrikli bir aracın sürüş konforunu artırmak için taşıt titreşimini azaltmaya yönelik aktif süspansiyon sisteminin kontrolü üzerine çalışılmıştır. Öncelikle doğrusal olmayan karakteristiğe sahip süspansiyon yaylarının kullanıldığı aktif süspansiyon sistemi ile sürücü modelinin oluşturduğu 14 serbestlik dereceli tam taşıt modeline ait hareket denklemleri çıkarılmış ve bunlar Matlab/Simulink ortamında çözdürülmüştür. Daha sonra PID ve Bulanık Mantık yöntemleri yardımı ile tam taşıt modelinde aktif süspansiyon sistemlerinin kontrolü gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçları kontrolcü olmadan çıkan simülasyon sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada kontrolcü tasarımına yönelik Bulanık Mantık yönteminin hesaplama metodu, buna ait hata oranı ve hata oranının grafikleri, PID kontrolcü tasarımı, hesaplamaları ve sonuçları da verilmiştir. Çalışmaların sonucunda, her iki kontrolcü ile elde edilen verilerin kontrolcü olmadan elde edilen grafiklere göre titreşim genliğini büyük oranda düşürdüğü ve ayrıca Bulanık Mantık ile yapılan kontrolün genel olarak daha iyi sonuçlar verdiği, PID yöntemine göre referans değerine daha erken ulaştığı gözlemlenmiştir.
3boyutlu eklemeli üretim yöntemiyle üretilmiş termoplastik esaslı ökzetik çekirdek geometrili sandviç yapıların statik ve dinamik yükler altında davranışının incelenmesi
Hafif sandviç yapılar, özellikle otomotiv, denizcilik ve havacılık gibi çeşitli uygulama alanlarında hızlı bir şekilde yayılarak kullanılmaktadır. Hızla yayılmanın başlıca nedenleri, bu yapıların yüksek özgül bükülme sertliğine ve enerji emme kapasitesine sahip olmasıdır. Sandviç yapılar temelde çekirdek ve yüz tabakalarından oluşmaktadır. Bu temel bileşenler arasında yapıya seçicilik ve değişkenlik kazandıran esas eleman çekirdek yapılardır. Birçok farklı amaç ve uygulama için çok sayıda analitik ve deneysel çalışma sonucunda geliştirilen çekirdek yapıların temeli, gözenekli malzemeler ve yapılardan oluşur. Birbirlerine göre farklı avantajları bulunan bu yapıların kullanım alanları istenilen özelliklere göre belirlenir. Bilinen birçok mühendislik malzemesi geleneksel olarak nitelendirilen pozitif poisson oranına sahiptir. Son zamanlarda, özellikle eklemeli üretim yöntemlerindeki gelişmelerle geleneksel davranışı olmayan negatif poisson oranlı (NPO) yeni yapılar ve malzemeler de ortaya çıkmaya başlamıştır. Ökzetik malzemeler veya yapılar olarak adlandırılan bu yeni malzemeler, tasarlanabilir malzemeler olarak da bilinmektedir. Bu mekanizma sayesinde yapılar, özellikle enerji sönümleme ve dayanıklılık konusunda çok üstün özelliklere sahip olabilmektedirler. Bu çalışmada eklemeli üretim yöntemi ile üretilen iki geleneksel ve 3 ökzetik çekirdek geometrisine sahip sandviç yapılar üretilmiştir. Tamamen geridönüştürülebilir biyoplastik PLA malzemesinden üretilen yapıların quasi-statik ve dinamik yükler altındaki enerji sönümleme kabiliyetleri, dayanımları ve hasar mekanizmaları deneysel olarak incelenmiştir.
Viskoelastik jel dolgulu koruge çekirdekli sandviç plakların şok yükü performansının sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Zırhlı araçların mayın patlamasına karşı korunması için son yıllarda ciddi çalışmalar yapılmaktadır. Zırhlı araçların patlama etkisine karşı dayanımlarını arttırmak için enerji sönümleme kabiliyetleri yüksek malzemeler tercih edilmektedir. Sunulan Yüksek Lisans Tezinde koruge (ondula) geometrisine sahip çekirdekten oluşan sandviç plakların şok dalgası etkisi altında sönümleme performansı Sonlu Elemanlar Yöntemi ile incelenmiştir. İlk çalışma olarak dört model oluşturulmuştur. Bu dört model şok tüp testlerindeki numuneler ile belirlenmiştir. Ardından Sonlu Elemanlar Yöntemi ile şok yükü altındaki performansı incelenmiştir. Şok tüp test cihazında Yüksek Hızlı kameralar desteği ile gerçekleştirilmiş olan şok testlerinden elde edilen deplasman-zaman değişimleri Sonlu Elemanlar Modellerinin doğrulanması için kullanılmıştır. Sonlu Elemanlar analizleri Ls-Dyna kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Aynı deplasman değerlerini elde etmek amacıyla CONWEP patlayıcı modeli oluşturulmuş ve patlama analizleri gerçekleştirilmiştir. Patlama analizlerinde elde edilen deplasman değerleri şok testi ve şok analizi ile karşılaştırılıp değerlendirilmiştir. Maksimum deplasmanların birbirlerine çok yakın olması farklı bir modelin sadece patlama analizi ile doğrulanmasının önünü açmıştır. İkinci çalışma olarak koruge çekirdek içerisindeki hücre boşluklarının balistik jel dolgu (viskoelastik jel) ile doldurma yönteminden elde edilen alternatif sandviç modellerin performansları incelenmiştir. Viskoelastik jel için beş model oluşturulmuştur. Viskoelastik jel dolgulu sandviç tasarımlarının Sonlu Elemanlar Analizleri CONWEP yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda viskoelastik jel dolgunun şok dalgasını sönümlemeye dönük sağladığı iyileştirme ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler: Şok testi, Şok Analizi, Patlama Analizi, CONWEP, Viskoelastik Jel
Direksiyon mafsalının yapısal optimizasyon yöntemleri kullanılarak ağırlığının azaltılması
Direksiyon mafsalının üzerinde taşıdığı araba parçaları oldukça kritik parçalardır. Bu yüzden güvenliği göz önünde bulundurarak direksiyon mafsalının yapısal optimizasyon yöntemleri ile hafifletilmesi sağlanmıştır. Yapısal optimizasyon yöntemleri ile hafifliği sağlanan direksiyon mafsalının aracın güvenliğini ne kadar etkilemekte olduğu incelenmiştir. Bunun için her yapılan yapısal optimizasyonlardan sonra statik analiz ve yapısal analiz yapılmış ve bu değerler karşılaştırılmıştır.
Termoplastik köpüklerin üretim parametrelerinin ses sönümleme performasına etkisi
Termoplastik polimer esaslı köpük malzemeler, üstün ses ve ısı yalıtımı, düşük yoğunluk, kimyasal stabilite, titreşim sönümleme, geri dönüşüm ve yeniden işleme özellikleri nedeniyle sıkça kullanılmaktadır. Bu çalışmada, termoplastik malzemeler grubunda düşük yoğunluklu polietilen malzeme (LDPE) köpürtülmüştür. Köpürme maddesi olarak sodyum bikarbonat (NaHC03) kullanıldı. Ayrıca, hücre stabilitesini sağlamak için köpük malzemesine belirli miktarlarda talk, gliserol monostearat (GMS) ve çinko katkı maddesi ilave edildi. Bu malzemeler karıştırılarak polimer köpük üretimi gerçekleşmiştir. Oluşturulan polimer köpük hücre geometrisi, hücre büyüklüğü ve hücre boşlukları incelenmiştir. Polimer köpük üretimi için gerekli malzeme miktarları ve deney için belirlenen parametreler ayrı ayrı değiştirilerek farklı deneyler yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda en optimum polimer köpük üretimi gerçekleşmiştir. Köpük malzemelerinin sıkıştırma özellikleri bası testleriyle, yalıtım özellikleri empedans testleriyle belirlenmiştir. Ortaya çıkan sonuçlar incelenerek ideal köpük bileşenleri oranları elde edilmiştir.
Otomobiller için yenilikçi hava kanallı koltuk tasarımı ve prototip imalatı
Otomotiv sektöründe teknolojinin ilerlemesi ile birlikte taşıt kullanıcılarının araçtan konfor beklentileri giderek artmaktadır. Sürücüler araçta ergonomik konforun dışında termal konfora da dikkat etmektedirler. Sıcak ve soğuk havalarda aracın, koltuk ve direksiyon gibi sürüş anında, insan vücudu ile temas halinde olan ve araç iç trim sıcaklıkları termal konforu etkilemektedir. Tez konusu; Otomobiller için yenilikçi hava kanallı koltuk tasarımı ile otomobil içerisindeki koltuk yüzeyi sıcaklığını belirli bir aralıkta tutarak sürücü ve yolcu konforunu sağlayacak havalandırma kanallı koltuk tasarımı ve prototip imalatı gerçekleştirmektir. Bu kapsamda, koltukta oturma yüzeyi ve sırt yaslanma yüzeylerinde yaz ve kış koşullarında oluşan konfor ihtiyacını karşılamak amacıyla özellikle sıcak havalarda temas yüzeylerinin istenilen sürede belirli bir sıcaklığa düşürülmesi için elektrik motorlu fan yerleştirilmesi planlanmıştır. Bu amaçla tasarlanan prototip koltuk üzerinde uluslararası normlar dikkate alınarak testler gerçekleştirilerek sıcaklık dağılımı kontrol edilerek tasarım sonuçlarının sıcaklık dağılımına etkisini araştırabilmek için HAD (Hesaplamalı akışkanlar Dinamiği) modeli Ansys Fluent yardımı ile geliştirilerek nihai tasarım elde edilmiştir. Ayrıca deneysel sonuçlar ve sayısal model sonuçları karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Aynı zamanda yapılan test, HAD analizi yapılarak da doğrulanması hedeflenmiştir.
Bir otomobil parçasında lazer sertleştirme tekniği ile dayanım özelliklerinin artırılması
Otomotiv sektöründeki teknolojik gelişmeler, yenilikçi arayışlar ve araç hafifletme çalışmaları CO2 emisyonlarını azaltmak için her geçen gün hız kazanmaktadır. Bu isterleri karşılayabilmek için parçanın tasarım değişikliklerinin yanı sıra parça kalınlığını azaltmak için yeni nesil yüksek mukavemetli çelik sac malzeme kullanımını da zorunlu hale getirmiştir. Yüksek mukavemetli çelik sac malzemelerin maliyetleri, geleneksel çelik sac malzemelerine kıyasla daha yüksek olmaktadır. Aynı zamanda, mukavemetin arttırılması çoğu zaman şekillendirilebilirliğin azalmasına neden olmaktadır. Bu sebeple, otomotiv üreticileri ve tedarikçileri sektörde daha rekabetçi olabilmek ve parça şekillendirilebilirliğini arttırabilmek adına farklı çözüm önerileri geliştirmektedir. Bu tez kapsamında, yüksek mukavemetli sac kullanımına alternatif çözüm önerilerinden biri olan lazer sertleştirme konusuna yer verilmiştir. Bu doğrultuda, bir otomotiv pasif güvenlik sistemi elemanı ile bir süspansiyon parçasının lazer sertleştirme tekniği ile dayanım özelliklerinin iyileştirilmesi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Taguchi deney tasarımı ve Yanıt Yüzey yöntemi kullanılarak lazer sertleştirme prosesinde kullanılan parametrelerin en iyileme çalışmaları yapılmıştır.
Yeni nesil kompozit dış gövdeli bir Wankel motorunun ısıl ve mekanik performans analizi
Bu çalışmada mevcut olan bir Wankel motorunun 3 boyutlu modellemesi yapılarak bu model üzerinde ısıl ve mekanik performans analizleri yapılmıştır. Mevcut motorun soğutma sistemlerinin devre dışı bırakılması durumunda motor gövdesi üzerinde meydana gelen sıcaklık artışı ve genleşme miktarı incelenmiştir. Krank milinin 6000 devir/dk hızında döndüğü kabul edilmiştir ve yanmanın stokyometrik olarak gerçekleştiği kabulü yapılmıştır. Krank mili açısına bağlı olarak hacim ve yüzey alanındaki geçici değişiklikler SOLIDWORKS yazılımı kullanılarak hesaplanmıştır. Daha sonra motor, tek boyutlu bir motor tasarım ve simülasyon aracı olan GT-SUITE yazılımı kullanılarak modellenmiştir. Tek boyutlu analizler için öncelikle geometrik ve dinamik benzerlik kriterlerine uygun olarak mevcut Wankel motor ve 4 zamanlı motorlara benzetilmiştir. Elde edilen sonuçlar, bu konu ile ilgili literatürdeki çalışmalarla uyumludur. Daha sonra ısıl ve mekanik performans sonuçlarını detaylı olarak incelemek için 3 boyutlu analizler yapılmıştır. Bu aşamada Ansys programı kullanılmıştır ve model analize uygun hale getirilmiştir. Analizde başlangıç verileri olarak GT-SUITE programnımdan elde edilen ısı akışı, ısı iletkenlik katsayısı ve sıcaklık değişkenleri Ansys programına zamana bağlı olacak şekilde tanımlanmıştır. motorun çalışma süresi 2700 saniye olarak belirlenmiştir ve krank mili dönüş hızı 6000 devir/dk olacak şekilde sabit tutulmuştur. Analiz sonuçlarında alüminyum gövde modeli üzerinde 98,34 °C sıcaklık farkı ve segmanların temas ettiği gövde iç yüzeyinde 0,609mm değerinde genleşme olduğu görülmüştür. Elde edilen bu veriler literatür araştırmalarımızda elde etiğimiz verilere yakın ve mantıklı sonuçlardır. Bu çalışma sayesinde Wankel motorları için tasarım aşamasında soğutma modelleri geliştirilebileceği ve analizlerinin yapılabileceği öngörülmektedir.