Uçak komponentlerinin bilgisayar destekli malzeme seçimi ve topoloji optimizasyonu ile tasarımı

Bu tez çalışmasının birincil motivasyonu varolanı daha iyiye taşımaktır. Varolanlar; maliyetler, doğa koşulları ve güvenli bölgelerdir. Çalışma boyunca tüm faaliyetler özde bunların olduklarından daha iyi bir düzeye getirilmesini amaçlamıştır. Doğrudan ve dolaylı maliyetleri düşüren, çıktılarıyla doğayı gözeten, yapısal karakteristikleri ile tasarım emniyeti sunan bir iyileştirme çalışması hedeflenmiş, çalışma kapsamı da bu doğrultuda oluşturulmuştur. İyileştirme projesi için havacılık endüstrisi, havacılıkta ise büyük ölçekli bir uçağın gövde iniş takımının üst tork kolu komponenti seçilmiştir. İniş takımına gelen ekstrem yükler belirlenmiş, buradan tork koluna etkiyen yük değeri hesaplanmıştır. Havacılıkta güvenlik ve hafiflik öncelikli hedefler arasında yer almaktadır. Yakıt maliyetlerinin yüksekliği ve uluslararası kurulların sera gazı salımında sektöre yüklediği sorumluluklar da gözönüne alındığında birtakım uçak komponentlerin geliştirilmesi gereksinimi kaçınılmaz duruma gelmektir. Geliştirilmek üzere seçilen üst tork kolunun birbiriyle çelişebilecek geliştirme hedefleri TRIZ perspektifinden ele alınmış, ardışık bölümler onun öngördüğü yaratıcı ilkelerin katkılarıyla araştırılmıştır. Ardından, komponent malzemesini belirlemek üzere Ashby yöntemi odaklı malzeme seçimi prosedürüne geçilmiştir. Yönteme malzeme özelliklerinin ağırlıklandırma yaklaşımı ile karar verme adımları entegre edilmiş ve listelenen aday malzemelerin performans indeksleri sayısal düzlemde karşılaştırılmıştır. Bilgisayar destekli malzeme seçim sürecinde CES Edupack (2013) yazılımı kullanılmıştır. İzlenen yöntem ile üst tork kolu komponenti için Alüminyum 7475 T7351 dövme alaşımı malzemesi seçilmiştir. Üst tork kolu Solidworks (SW) ortamında modellenmiştir. Statik analiz Solidworks, ANSYS Workbench, HyperWorks ve sT Inspire yazılımları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Aynı şekilde, topoloji optimizasyonu prosesinde de bu yazılımlardan yararlanılmıştır. Yeniden tasarım sonrası doğrulama analizleri SW ve sT Inspire'de tamamlanmış, parça ağırlıklarından sırasıyla %22,95 ve %41,8'lik kazanç sağlanmıştır. Bu tez çalışmasında izlenen methodoloji uçaklar başta olmak üzere hemen tüm sistem ve komponentlere uygulanabilir ve de bu yolla sürdürülebilirliğe önemli katkılar sağlanabilir. Çalışma, izlenen yöntemin uygulanabilirliğine ilişkin üst tork kolunu bir örnek parça olarak ele almıştır.