237
Archived Theses
4
DOIs Assigned
2%
DOI Rate
Archived Theses
Çift fazlı bir çeliğin frezede işlenebilirliğinin araştırılması ve yapay sinir ağları ile kestirimi
Bu çalışmada değişik sıcaklıklarda ara-kritik tavlanmış ve su verilmiş düşük alaşımlı çeliğin frezede işlenebilirliği incelenmiştir. Ayrıca elde edilen deneysel sonuçların yapay sinir ağları ile kestirimi yapılmıştır. Ara-kritik bölgede gerçekleştirilen ısıl işlemler sonrasında içyapılar incelenip martensit hacim oranları belirlenmiştir. Ayrıca 737ºC, 754ºC ve 779ºC sıcaklıklarından su verilmiş düşük, orta ve yüksek martensit hacim oranlarına sahip çeliğin mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Aynı zamanda değişik martensit hacim oranlarına sahip çeliklere Jominy uca su verme deneyi yapılarak sertleşebilirlikleri tespit edilmiştir. İşlenebilirlik, frezeleme işlemi kullanılarak değişik kesme hızlarında değerlendirilmiştir. Ayrıca bu işlemlerde karşılaştırma yapmak amacıyla kaplamasız ve TiN kaplamalı semente karbür uçlar kullanılmıştır. Martensit hacim oranının ve kesme parametrelerinin takım ucu aşınmasına ve yüzey pürüzlülüğüne etkisi incelenmiştir. Elman'ın yinelenen sinir ağları ile birlikte Levenberg-Marquardt algoritması kullanılmış ve kestirim işleminin başarılı olduğu tespit edilmiştir.
Elektrikli ısıl işlem fırınlarının modellenmesi ve sıcaklık kontrolü
Bu tez, elektrikli ısıl işlem fırınlarına farklı kontrol stratejilerinin uygulamalarını hedef almaktadır. Öncelikle, elektrikli bir ısıl işlem fırınının ısıl davranışını tanımlayan bir dinamik model geliştirilmiş ve fırının durum denklemleri standart matris formunda elde edilmiştir. Daha sonra sayısal hesaplamalarda kullanılan sistem parametreleri belirlenmiştir. Yalıtımın etkisini incelemek için fırının yalıtım duvar katmanının yapısı üç farklı şekilde tasarlanmıştır. Belirlenme zorluklarından dolayı, fırının iç refrakter katmanı ve ısıl işlem gören malzeme arasındaki konveksiyon/radyasyon direncinin üç farklı değeri seçilmiştir. Hesaplamalar işlem gören malzemenin iki farklı kütle değeri için yürütülmüştür. Aç-kapa, PID, optimum ve düşük mertebeden durum gözlemleyicileriyle optimum kontrol yöntemlerinin uygulanması için algoritmalar geliştirilmiştir. Fırında işlem gören malzemeyi ortam sıcaklığından belli bir referans sıcaklığına getirmek için her bir kontrol yöntemi uygulanarak sayısal simulasyonlar yapılmıştır. Sonuçlar kontrol doğruluğunu ve geçici cevap özelliklerini özetleyen performans kartlarıyla sunulmuştur. Sistem çıkışının ve diğer önemli sistem değişkenlerinin zaman cevapları grafikler halinde verilmiştir. Simulasyonlardan elde edilen performans kartları ve grafikler düşük mertebeden durum gözlemleyicisi kullanılarak yapılan optimum kontrolün, tüm durum değişkenlerinin geribeslendiği optimum kontrol kadar iyi olduğunu; diğer önerilen kontrol yöntemlerinden çok daha iyi kontrol doğruluğu, göreli kararlılık ve cevap hızı sağladığını göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Elektrikli Isıl İşlem Fırınları, Sıcaklık kontrolü, Aç-kapa kontrol, PID kontrol, Optimal kontrol, Düşük mertebeli gözlemleyici.
Akustik titreşimler ile oluşturulan ikinci mertebe girdapların kapalı bir ortam içerisindeki ısı aktarımına etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmada ses alanı uygulanan dikdörtgen bir kapalı alan içerisindeki hava içinde oluşan ikinci mertebe girdapların oluşumu ve kapalı alan içerisindeki ısı aktarımına etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Akustik dalgalar, kapalı alanın sol duvarının titreşim hareketiyle oluşturulmuştur. İncelenen taşınım problemini modellemek için Navier ? Stokes denklemlerinin tamamen sıkıştırılabilir formu kullanılmıştır. Kapalı alan içerisinde dalga alanının oluşumu ve buna bağlı olarak içerideki akışın oluşumu tamamıyla hesaplanmaktadır. Dalga alanının viskoz etkilerle etkileşimi ve ikinci dereceden girdap yapılarının oluşumu verilen periyot boyunca alınan sonuçların zaman ortalamaları alınarak gösterilmektedir. Alt ve üst duvarların ısıtılması ile kapalı alan içerisindeki ısı aktarımının akustik etkiyle oluşturulan ikinci mertebe girdaplardan nasıl etkilendiği hesaplanmıştır. Sonuçta, kapalı alan içerisinde akustik etkiyle oluşturulan ikinci mertebe girdap hareketinin süreksiz rejimde ısı aktarımını önemli ölçüde etkilediği belirlenmiştir.
İşlevsel derecelendirilmiş kaplamalara bağlı ince filmlerin mekanik modellenmesi
Bu tezde, sonlu boyda ince film, hemen altında işlevsel derecelendirilmiş kaplama veen altta ise homojen yarım düzlem destek bulunan birleşik bir yapı, çeşitli yüklemeşartları altında iki boyutlu lineer elastisite teorisi uygulanarak incelenmiştir. Bu tipyapılarda yükleme; film/kaplama üretimi işleminden dolayı kalıntı yüklerinden,yapının kullanımı esnasında maruz kaldığı mekanik veya termal yüklerden kaynaklıgerilmelerden oluşabilmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, arayüzey veyakaplamada çatlak başlangıcı ve ilerlemesi sorununa neden olabilen film uçlarındaoluşan gerilme yığılmalarını veya tekillik şiddetlerini incelemektir. Arka plandakitemas mekaniği problemi, ince film membran; işlevsel derecelendirilmiş malzemeli(İDM) kaplama ve homojen destek de elastik sürekli ortam kabul edilerek formüleedilmiştir. İDM kaplama ve homojen destek için elastisite çözümü ve arayüzeylerdeyer değiştirmelerin sürekliliği kabulü sayesinde probleme hâkim tümlev (integral)denklemi bulunmuştur. Bu tümlev denklemi tekil olup, bilinmeyen film-kaplamaarayüzey gerilmesi fonksiyonu için Çebişef polinomlarının özelliklerindenyararlanılarak doğrusal cebirsel bir denklem sistemine indirgenerek, sayısal olarakçözülmüştür. Hesaplanan sonuçlar, film-kaplama arayüzeyi boyunca oluşan kaymagerilmesi dağılımı, film uçlarındaki kayma gerilmesi tekillik şiddeti ve film ekseniboyunca oluşan normal gerilme dağılımıdır. Bu çalışma, yapının geometrik vemekanik değiştirgenlerinin (parametrelerinin) ve aynı zamanda yükleme tipinin,gerilme dağılımları ve film ucu kayma gerilmesi tekillik şiddeti üzerinde ne kadaretkili olduğunu göstermiştir. Bu değiştirgenlerin değerinin ayarlanması ve kaplamaiçin doğru derecelendirme şekli seçilmesiyle kaplamanın yorulma veya kırılmasındave filmin hasar görmesinde veya bozulmasında önemli rol oynayabilen film ucukayma gerilmesi tekillik şiddeti ve filmde oluşan eksenel normal gerilmedeğerlerinin düşürülmesi mümkündür.
Demir esaslı toz metal parçaların sinterleme ile birleştirilmesi
Karmaşık şekilli toz metal parçaların imalatında çeşitli birleştirme işlemleri kullanılmaktadır. Sinterleme ile birleştirme işlemi, kaynak ve sert lehimleme gibi diğer birleştirme işlemlerine kıyasla daha düşük maliyetli bir işlemdir. Bu çalışmada sanayide kullanılan ve demir esaslı üç parçadan (pul-tıpa-gövde) oluşan bir bağlantı elemanının ham halde mekanik geçme sonrası sinterlenerek birleştirilmesi incelenmiştir. Bileşimleri Fe-0.6P (pul), Fe-0.6P-3Cu-0.4C (tıpa) ve Fe-0.6P-2Cu (gövde) olan toz metal parçalar, 600 MPa basınç altında preslendikten sonra, indirgeyici (%90N2+%10H2) gaz karışımı ve endogaz ortamında 1120C'de 45 dakika süre ile sinterlenmiş ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ham halde ve ön-sinterlenmiş halde bulunan orjinal üçlü parçaların aynı şartlarda sinterleme ile birleştirilmesi sonrasında pul-tıpa ve gövde-tıpa arasında oluşan bağ dayanımları ölçülmüştür. Pul-tıpa ve gövde-tıpa arasında oluşan bağ dayanımlarının mekanik geçme aralığına göre değişimini belirlemek amacı ile burç-pelet geometrisi seçilerek, aynı şartlarda preslenen ve ham halde sinterleme ile birleştirilen numunelerin bağ dayanımları ölçülmüştür. Farklı mekanik geçme aralıklarında ham halde sinterleme ile birleştirilen burç-pelet numunelerin arayüzeyleri optik ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda ham halde sinterleme ile birleştirilen numunelerin +10 mikron ve -25 mikron mekanik geçme aralığında yeterli bağ dayanımı sağladığı, pul-tıpa-gövde üçlü parçasının ham halde mekanik geçme sonrası tek bir sinterleme ile birleştirilebileceği belirlenmiştir.
U-borulu gövde-boru tipi bir ısı değiştirgecinin deneysel olarak incelenmesi
Bu çalışmada U-borulu, şaşırtma levhalı, gövde-boru tipi bir ısı değiştirgecinin deneysel olarak incelenmesi yapılmıştır. Bir ısı değiştirgeci tasarlanmış ve deney seti kurularak farklı akış debileri ve farklı sıcak ve soğuk akım giriş sıcaklıklarında deneyler yapılmıştır. Üzerinde deney yapılan U-borulu gövde-boru tipi ısı değiştirgeci iç ve dış çapları sırasıyla 9 mm ve 12 mm olan 32 borudan oluşur. Isı değiştirgecinin gövde uzunluğu 420 mm, gövde iç çapı 230 mm'dir. Bell-Delaware ve Kern Metod'ları ve deney verileri kullanılarak bu ısı değiştirgecinin ısıl performansını değerlendirmek için gerekli analizler yapılmış ve analiz sonuçları deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Deney düzeneğine yerleştirilmiş olunan U-borulu gövde-boru tipi ısı değiştirgecine ait ısıl performans değerlerinin %14-22 aralığında olduğu görülmüştür. Yapılan analizlere göre gövde ve boru tarafına ait teorik ve deneysel çıkış sıcaklıkları arasındaki farkın en fazla %2 olduğu gözlemlenmiştir.
Silindir üzerindeki laminer ve türbülanslı akışın kontrolsüz ve kontrollü had analizleri
Küt bir cisme etkiyen dış akış, cismin arkasında girdaplar oluşturarak karmaşık ve zamana göre değişen bir davranış sergiler. Silindir üzerindeki akıştaki düzensizlikler hem laminer, hem de türbülanslı akış rejimlerinde karşımıza çıkmaktadır. Bu salınımı sönümleyebilmek veya akışın silindir üzerindeki etkilerini azaltabilmek için bir kontrol stratejisi geliştirmek mümkündür.Akış kontrolünün temel amacı, akışın temas ettiği cisimlerde neden olduğu sürüklemenin ve zamana göre değişen kuvvetlerin azaltılmasını sağlamaktır. Bu çalışmada, iki-boyutlu dairesel bir silindir üzerindeki zamana bağlı laminer ve türbülanslı akış ve bu akışların silindir üzerindeki muhtelif deliklerden hava üfleme yöntemi ile kontrol edilmesi incelenmektedir.Yapılan HAD analizlerinde laminer ve türbülanslı akış koşulları kullanılarak çözümler yapılmıştır. Türbülanslı akış analizlerinde Zamana-bağlı Reynolds-Ortalamalı Navier-Stokes (URANS) denklemleri çözülmüş ve türbülans modeli olarak Spalart-Allmaras türbülans modeli kullanılmıştır. HAD analizlerinin sonuçları literatürde yer alan Strouhal sayısı, zaman-ortalamalı sürükleme katsayısı ve basınç katsayısı dağılımı ile doğrulanmıştır.Dört adet delikten akış hızının %50'si büyüklüğünde bir hızla hava üflenmesi, sürükleme kuvvetinin kontrolsüz duruma göre laminer akışta %8.6, türbülanslı akışta ise %23.3 oranında azalmasını sağlamıştır. Ayrıca, iki-boyutlu akış simülasyonlarının doğruluğunu incelemek için silindir üzerindeki türbülanslı akışın kontrolsüz analizi üç-boyutlu olarak da gerçekleştirilmiş ve sonuçlar iki-boyutlu analiz ile karşılaştırılmıştır.
Eş merkezli dönen iki silindir arasında oluşan Taylor ve Von Karman vortekslerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile incelenmesi
Bu çalışmada, iki eş merkezli silindirin arasında oluşan Taylor vortekslerinin HAD - Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği - analizleri yapılmıştır. HAD için STAR-CCM+ yazılımı kullanılmıştır. HAD ile elde edilen sonuçlar analitik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Taylor-Couette akışı, farklı hızlarda dönen eş merkezli iki silindir arasındaki kararsızlıkla ilgilidir. Bu nedenle sabit bir dış silindirle, konsantrik dönen bir iç silindir arasındaki akış incelenmiştir. Dönüş hızı kritik bir değeri aşarsa, Taylor vorteksleri meydana gelir. Yapılan bu çalışmada bu kritik değer HAD analizleriyle belirlenerek analitik ve HAD sonuçları karşılaştırılmıştır. Periyodik sınır koşullar kullanılarak, tüm silindir yerine 2 derecelik sektör ile analizler yapılmıştır. Sonuçların etkilenmediği uygun sayısal ağ belirlenerek farklı Taylor sayıları için akış hesaplamaları gerçekleştirilmiştir. Silindirler arasındaki hız ve basınç değerleri alınarak yarıçapa göre değişimleri analitik değerleriyle karşılaştırılmıştır. Moment katsayısının (Cm) Taylor sayısıyla (Ta) değişim grafiği oluşturularak analitik ve HAD sonuçları karşılaştırılmıştır. Literatür araştırmasında bulunan yeni geometri için de aynı işlemler tekrarlanarak Cm-Ta grafiği oluşturulmuştur. Ayrıca, literatürde bulunan farklı akış çeşitleri tüm geometri için denenmiştir. Yeni geometriyle, tez geometrisi karşılaştırılarak yapılan analizlerin doğruluğu kanıtlanmıştır. Son olarak, bir çamaşır makinesindeki ısıtıcı elemanı temsil etmek üzere iki silindir arasına bir engel konularak simülasyonlar yapılmıştır. Hem 3 boyutlu hem de 2 boyutlu yapılan analizlerde, monitör noktaları konularak engelden sonra oluşan Von Karman vorteksleri incelenmiştir. Frekans değerlerinden de Strouhal sayıları hesaplanarak karşılaştırmalar yapılmıştır. Yapılan çalışmada eş merkezli alınan iki silindir arası çamaşır makinesinin haznesi olarak düşünüldüğünde ilerleyen çalışmalarda gürültü problemlerini azaltmak için daha ayrıntılı analizler ve hesaplamalar yapılabilir. Anahtar Kelimler: Taylor Vorteksleri, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, Eş merkezli Dönen Silindirler, Von Karman Vorteksleri, Strouhal Sayısı
indexedOpen AccessTRBluetooth kontrollü keşif aracı projesi
Günümüzde hızla gelişen teknoloji ile birlikte robot kullanımına ihtiyaç artmıştır. Kullanım alanları çeşitlilik gösteren robotlardan sanayi dalında, endüstriyel uygulamalarda, askeri sahalarda, güvenlik sistemlerinde ve daha birçok alanda faydalanılmaktadır.Yapılan çalışmada bluetoothla kontrol edilebilen bir robot araç tasarlanmıştır. Bluetooth kontrol sayesinde robotla direkt iletişim imkânı sağlanarak, yapılacak uygulamalarda daha hızlı kontrol edilmesi sağlanır. Proje üç kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda güneş takip sistemidir. Bu sistem güneş ışınlarına göre kendini dik bir şekilde ayarlamaktadır. İkinci kısım ise bluetooth yardımı ile hareket ettirdiğimiz keşif aracıdır. Bu sistemde ise üzerinde sensörler bulunan ve sensörler yardımı ile çevresini keşfeden araçtır. Üçüncü kısım ise keşif aracımızın üzerine monte edeceğimiz üç eksenli robot kolumuzdur. Bu robot kolunun amacı ise belirlediğimiz eşyaları belirlediğimiz noktalara götürmesidir.
Enjeksiyon kalıplarında karmaşık geometrilerin oluşturulması için havalı maça geliştirilmesi
Plastik işleme teknolojileri her geçen gün gelişmekte ve binlerce plastik çeşidi ile hayatımıza girmektedir. Bu çalışma içerisinde plastik ürünlerin karmaşık, ters geometrik formlarının üretimine ilişkin alternatif bir çözüm geliştirilmesi çalışılmıştır. Dünya üzerinde bu tip çözümler için kullanılan yöntemler bir el parmakları sayısı kadar bile yoktur. Çalışmada mevcut teknolojiler araştırılmış ve elde edinilen bilgiler yeni yöntem olan Havalı Maça geliştirilmesinde kullanılmıştır. Malzeme Bilimi, Elektronik Bilimi, Kalıp Teknolojileri Bilimlerinde detaylı araştırmalar yapılmış, hedef ürün ve mevcut teknikler için patent ve standartlar incelenmiştir. Tasarım evrelerinde bu elde edinilen bilgilerden faydalanılarak, Havalı Maça ve kalıp tasarım süreçlerinde kullanılmıştır. Tasarım sürecinde yapılan katı modelleme, mekanik analizler ve soğutma analiz çalışmaları tez içerisinde detaylı olarak çalışılmıştır. Havalı Maça yöntemi ile kalıp içerisindeki parça sayısının azaltılması sağlanmış olup, kalıbın daha sağlıklı ve hızlı soğumasına imkan verdiği tespit edilmiştir. Havalı Maça'dan, ürün conta bölgesine verilen basınçlı hava , conta bölgesindeki 180 °C 'deki eriyik plastiği 5 Sn'de 146 °C ye düşürdüğü analizler ile tespit edilmiştir. Maça bölgesinin soğumasına etki ettiği yapılan analizler ile gözlemlenmiştir. Bunun yanı sıra Aircore maçası içerisinde oluşturulan özel su geçiş kanallarının ürünün soğutma süresine etki ettiği gözlemlenmiştir ( Conformal Cooling ). Böylelikle kalıp soğutma çevrimi süresinde yaklaşık 1/3 oranında azalma olduğu görülmüştür. Kalıp içi durumların tespitinde, CFD - Plastik enjeksiyon prosesi simülasyon programı, Moldex 3D kullanılmıştır. Bu sayede proses ve ürün üzerinde optimizasyon yapma imkanı oluşmuştur. Kalıp içi analizlerde plastiğin 1.27 sn içerisinde dolum yaptığı görülmüştür. Dolum aşamasında maksimum basınç 64.5 Mpa olarak gözükmektedir. Dolum sürecinin %35.2 kısmında basınç seviyesi 5.34 Mpa seviyelerinde gözükmektedir. Yapılan enjeksiyon baskı çalışmalarında bu değerler dikkate alınarak çalışılmıştır. Tasarım ve imalat süreci tamamlanan kalıp ile yapılan denemeler sonrasında, akademik tezin hedefi olan, plastik enjeksiyon kalıplarında ters açılı conta kanalını oluşturabilmek için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Bu çalışmanın ileriki süreçlerinde değişik malzemeler ve farklı geometrik formlar ile çalışmalar yapılması önerilmektedir.