Güvenilirlik temelli optimizasyon teknikleri ile taşıt elemanlarının tasarımı için yeni yaklaşımların geliştirilmesi

Mühendislik yapılarının deterministik tasarım optimizasyonunda, tasarım değişkenlerindeki belirsizlikler ihmal edilir ve hesaba katılmaz. Ancak, geometrik boyutlar, malzeme özellikleri, dış yükler, imalat sürecindeki toleranslar ve işletme koşulları gibi unsurlar bir takım belirsizlikler içerirler. Güvenilirlik temelli tasarım optimizasyonu (RBDO), tasarım değişkenlerindeki bu belirsizlikleri dikkate alarak güvenlik ve üretim maliyetleri arasında en iyi dengeyi bulmak için kullanılan bir metodolojidir. Bir RBDO problemi genel olarak iç içe geçmiş iki döngüden oluşan yöntemler ile çözülür. İç döngü güvenilirlik analizi için performans fonksiyonu değerlendirmesi yaparken, dış döngü ise her bir iterasyonda iç döngüyü çağırarak deterministik optimizasyonu gerçekleştirmektedir. Güvenilirlik analizi için performans fonksiyonunun değerlendirilmesinde en yaygın kullanılan iki yaklaşım, güvenilirlik indeksi yaklaşımı (RIA) ve performans ölçümü yaklaşımıdır (PMA). Daha etkin bir yaklaşım olan PMA ile yapılan güvenilirlik analizlerinde olasılıksal kısıt fonksiyonlarının değerlendirilebilmesi için birçok yöntem geliştirilmiştir. Ancak bu yöntemler her problem için doğru sonuca ulaşamamakta veya hesaplama açısından verimsiz olabilmektedirler. Bu tez çalışmasında PMA ile güvenilirlik analizi için, hibrit gradyan analizi (HGA), hibrit eşlenik gradyan analizi (HCGA) ve geliştirilmiş hibrit gradyan analizi (EHGA) adları verilen üç farklı yeni yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen bu yöntemlerin optimum sonuca ulaşmadaki doğruluğu, kararlılığı ve verimliliği, literatürde yaygın olarak kullanılan; geliştirilmiş ortalama değer (AMV) yöntemi, eşlenik ortalama değer (CMV) yöntemi, hibrit ortalama değer (HMV) yöntemi, kaos kontrol (CC) yöntemi, değiştirilmiş kaos kontrol (MCC) yöntemi ve eşlenik gradyan analizi (CGA) yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Bu amaçla hem geliştirilen yöntemlerin hem de kıyaslama için kullanılan mevcut yöntemlerin algoritmaları oluşturulmuş ve MATLAB ortamında kodları yazılmıştır. Güvenilirlik analizlerinin karşılaştırılması farklı tipteki performans fonksiyonlarının değerlendirilmesi ile yapılmıştır. RBDO karşılaştırmalarında ise bazı genel mühendislik problemleri ile taşıt yapısal elemanlarının tasarım problemleri ele alınmıştır. Güvenilirlik analizleri ve RBDO sonuçlarına göre problemlerin geneli ele alındığında, geliştirilen yeni yöntemlerin mevcut yöntemlerden daha verimli olduğu ve doğru sonuca daha hızlı bir şekilde yakınsadığı görülmüştür.