5,612
Archived Theses
6
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Düşük çevrimli yorulma parametrelerinin incelenmesi ve yapay sinir ağları kullanılarak tahmin edilmesi
Düşük çevrimli yorulma (DÇY) parametreleri ve yorulma ömürlerinin tahmin edilmesinde geleneksel ve geleneksel olmayan yöntemler kullanılmaktadır. Yapay sinir ağları (YSA), DÇY parametreleri ve yorulma ömürlerinin tahmin edilmesinde en yaygın kullanılan yöntemdir. Bu tez çalışmasında DÇY parametreleri ve yorulma ömürleri iki farklı YSA modeli ile tahmin edilmiş ve aynı zamanda YSA yapısının tahminleme sonuçlarına olan etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Model 1 ile yüksek dayanımlı çeliklerin DÇY parametreleri %99,99'un üzerinde, yorulma ömürleri ise %98,7'nin üzerinde tahminleme doğruluğu ile tahmin edilmiştir. Tek gizli katmanlı yapı için en iyi aktivasyon fonksiyonu lojistik sigmoid (logsig), epok sayısı 100, öğrenme fonksiyonu Levenberg-Marquardt (trainlm) ve gizli nöron aralığı 5-20 olarak bulunmuştur. Model 2 ile çeşitli çeliklerin DÇY parametreleri ve geçiş yorulma ömürleri bir, iki ve üç gizli katmanlı YSA yapısı kullanılarak tahmin edilmiştir. Çıktı katmanları için en uygun aktivasyon fonksiyonları hiperbolik tanjant sigmoid (tansig) ve lineer (purelin) olmuştur. Logsig ise çıktı katmanında neredeyse hiç iyi sonuç vermemiştir. Gizli katmanlarda ise tansig, logsig ve purelin'e göre daha iyi sonuçlar vermiştir. Üç gizli katmanlı yapı için en iyi kombinasyon tansig-tansig-tansig-tansig/purelin ve her gizli katman için 10-15 gizli nöron aralığı, iki gizli katmanlı için tansig-logsig-purelin/tansig ve 10-15 gizli nöron aralığı, tek gizli katmanlı yapı için ise purelin-tansig ve 1-5 gizli nöron aralığı olarak bulunmuştur. Tüm tahminleme parametreleri bir gizli katmanlı yapıda %94,4/%1,685, iki gizli katmanlı yapıda %93,4/%1,389 ve üç gizli katmanlı yapıda %97,1/%0,873 tahminleme doğruluğu/ortalama mutlak yüzdelik hata oranlarında tahmin edilmiştir.
Dekantör helezon kanatlarının aşınmaya dirençli kaplanması ve kaplama performansının incelenmesi
daha sonra doldurulacaktır
Nokta kaynak yöntemiyle birleştirilen alüminyum ve paslanmaz çelik malzemelerin korozyon davranışlarının belirlenmesi
Bu çalışmada, nokta kaynağı yöntemiyle birleştirilen alüminyum 5083 ve östenitik paslanmaz çelik AISI 304, AISI 304L malzemelerin korozyon davranışı incelenmiştir. Mühendislik uygulamalarında farklı malzemelerin birleştirilmesi, her malzemenin sunduğu farklı özellikler ve maliyet nedeniyle önemli bir hal almıştır ve her geçen gün daha da yaygınlaşmaktadır. Bununla birlikte, bu malzemeler arasında korozyon oluşması durumu göz önünde bulundurulmalıdır çünkü bu durum genel yapısal bütünlüğü ve dayanıklılığı etkileyebilir. Bu çalışma, bu tür hibrit yapıların korozyon davranışını kapsamlı bir şekilde değerlendirmeyi amaçlamaktadır ve özellikle birleştirme yöntemi olarak nokta kaynağının etkilerine odaklanmaktadır. Bu tez çalışması, gerçek dünya uygulamalarını temsil eden alüminyum ve paslanmaz çelik malzemeleri nokta kaynağıyla 2 farklı akımda birleştirerek hibrit numuneler oluşturmayı içermektedir. Bu numuneler üzerinde korozyon davranışlarını incelemek üzere ASTM G48 testi uygulanmıştır. Bu testlerin sonucunda ayrıca birleşim arayüzünde oluşan korozyon etkileri de değerlendirilmiştir. Deneysel sonuçlar, hibrit yapıların korozyon hızlarını, korozyon eğilimlerini belirlemek için analiz edilmiştir. Ayrıca, kaynak akımı gibi nokta kaynağı parametrelerinin korozyon davranışı üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Ek olarak, optik mikroskoplar ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile numeneler üzerindeki korozyon etkileri incelenmiştir. Bu çalışmanın bulguları, elektrik direnç nokta kaynağı metodu ile birleştirilen hibrit alüminyum 5083 H111 ve östenitik paslanmaz çelik AISI304-AISI304L yapıların korozyon davranışı hakkında bir anlayış kazandırır. Sonuç olarak, nokta kaynağı yöntemiyle birleştirilen hibrit alüminyum ve paslanmaz çelik malzemelerin korozyon davranışının incelenmesi, bu malzemelerin bir arada kullanıldığı yapıların tasarım ve üretim süreçlerinde kullanılabilecek bilgiler sağlamaktadır. Anahtar Kelimeler: Farklı metallerin kaynağı, korozyon davranışları, direnç nokta kaynağı, AA 5083, AISI 304, AISI 304L.
Yeşil sentez yöntemiyle elde edilmiş nanogümüş takviyeli biyobozunur polimer kaplama malzeme üretimi
Günlük yaşamda birçok yerde insan sağlığına zararlı, uygun koşullarda çok hızlı çoğalabilen bakteriler bulunmakta ve üreyebilmektedir. Antibakteriyal özellikli kaplamalar ile bakterilerin varlığı, üremesi engellenebilmektedir. Antibakteriyal kaplama üretiminde kullanılan fiziksel ve kimyasal yöntemlerin çevreye ve insan sağlığına zararlı atıklar oluşturması, bu atıkların giderilmesinde kullanılan tekniklerin pahalı ve uygulanmasının zor olması problem teşkil etmektedir. Bu tez çalışmasında aromatik roka bitkisi kullanılarak yeşil sentez yöntemi ile yüz merkezli kübik ve ortalama tane boyutu 16 nm olan antibakteriyal gümüş nanopartiküller (R-AgNP) elde edilmiştir. Elde edilen nanopartiküller analiz şartlarına uygun saklama ve koruma yöntemleri göz önünde tutularak UV-Vis, SEM, FT-IR, EDX ve XRD yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Biyolojik olarak parçalanabilen ve yenilebilir kaynaklardan üretilen kitosan ve aljinat kullanılarak 4 farklı kombinasyonda biyobozunur polimer matrisler hazırlanmıştır. Elde edilen biyobozunur polimer matrislerin çekme deneyi, yoğunluk ölçümü, nem ve şişme deneyi uygulanmıştır. İçyapı analizleri için optik mikroskop, SEM karakterizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Testlerde en iyi sonuç alınan 45 °C'de hazırlanan kitosan çözeltiye önceden hazırlanan gümüş nanopartiküller %1, %2,5, %5 oranında ilave edilerek antibakteriyal biyobozunur kaplama malzemesi üretilerek antibakteriyal özellikleri incelenmiştir. Biyobozunur kaplama malzeme üretiminde solvent-casting yöntemi kullanılmıştır. Nanogümüş katkılı biyobozunur kaplama malzemelerine, kurutma işlemlerinden sonra, çekme deneyi, yoğunluk ölçümü, nem ve şişme deneyleri uygulanmış ve optik mikroskop, SEM, FT-IR yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Antibakteriyal duyarlılığın saptanmasında disk difüzyon tekniği kullanılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda 45 °C'de kitosan biyobozunur matrise nanogümüş ilavesi arttıkça antibakteriyal aktivitenin artmıştır.
Basınç kaynağı ile birleştirilmiş AA6061, AA5052 alüminyum alaşımları ile AISI 304L paslanmaz çelik malzemenin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Günümüzde, mühendislik ve endüstriyel uygulamalarda, farklı malzemelerin üstün özelliklerinden yararlanmak ve aynı zamanda maliyet açısından avantaj sağlamak amacıyla farklı malzemelerin birleştirilmesi giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Farklı metallerin birleştirilmesinde yaygın olarak kullanılan kaynak yöntemi basınçlı kaynak yöntemlerinden elektrik direnç nokta kaynağıdır. Kaynak bağlantısından istenilen mekanik özellikleri elde edebilmek için, kaynak kalitesinin ve kaynak mikro yapısının iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu iyileştirmeler, özellikle kaynak parametrelerinin doğru bir şekilde belirlenmesi ile sağlanabilir. Bu çalışma kapsamında, farklı kalınlıklarda 304L östenitik paslanmaz çelik ile 5052 ve 6061 alüminyum alaşımları, farklı kaynak akımı parametrelerinde nokta direnç kaynağı yöntemiyle birleştirilmiştir. Kaynak işlemi sırasında, 5 kA, 5,5 kA ve 6 kA kaynak akım değerleri uygulanmıştır. Diğer önemli kaynak parametreleri olan elektrot basıncı ve kaynak süresi sabit tutulmuştur. Kaynak işlemi sonrası malzemelerin mekanik özelliklerini değerlendirmek için, çekme deneyleri ve mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca kaynak bölgesi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri ile incelenmiştir. Kaynak bağlantılarının mekanik ve metalografik özellikleri, kaynak akımının bu bağlantılar üzerindeki etkilerini anlamak amacıyla ayrıntılı bir şekilde değerlendirilmiştir. Deney sonuçlarına dayalı olarak, kaynak akımının artmasıyla birlikte çekme dayanımının arttığı tespit edilmiştir. Bu tez kapsamındaki bulgular ile farklı malzemelerin kaynağına yönelik daha etkili ve optimize edilmiş süreçlerin geliştirilmesine katkı sağlanabilir. Böylece, mekanik özelliklerin arttırılası ile endüstriyel kaynak uygulamaları daha verimli ve güvenilir hale getirilebilir. Anahtar Kelimeler: Farklı metallerin kaynağı, 304L paslanmaz çelik, 5052 alüminyum alaşımı, 6061 alüminyum alaşımı, nokta direnç kaynağı, çekme dayanımı, mikrosertlik
Farklı dolgu maddelerinin polipropilen esaslı kompozit malzemelerin ısıl bozunma ve yanma davranışlarına etkilerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, farklı dolgular ve alev geciktiricilerin özellikle araçlarda kullanılan polipropilen esaslı kompozit malzemelerin ısıl bozunma ve yanma davranışlarına etkileri incelenmiştir. Polipropilenin ısıl kararlılık ve yanma direncini iyileştirmek için amonyum polifosfat ve pentaeritritoldan oluşan kabaran alev geciktirici (KAG) sistem ilave edilmiştir. Ayrıca, kompozitlerin özelliklerini iyileştirmek için KAG ve KAG'siz montmorillonit kili (MMT), borik asit (BA), ceviz kabuğu tozu (CKT), fındık kabuğu tozu (FKT), zeytin atığı tozu (ZAT) ve farklı uçucu küller (UK) de kullanılmıştır. Dolgu maddeleri ve alev geciktiricinin polipropilene ilavesi için çift vidalı ekstruder kullanılmıştır. Test numuneleri özel bir kalıp ve enjeksiyon makinesi kullanılarak üretilmiştir. Kompozitlerin tutuşma ve yanma özellikleri UL 94, LOI ve konik kalorimetre testleri ile belirlenmiştir. Isıl özellikler ise TGA, DSC ve ısı iletkenlik katsayısı ölçümleri ile incelenmiştir. Kompozitlerin yapılarının incelenmesi SEM ve FTIR ile gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak kompozitlerin çekme, eğilme ve darbe dayanımları da belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar dışında, FDS (yangın dinamikleri simülatörü) programı kullanılarak ısıl bozunma ve yanma modelleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlar, polipropilene % 25 KAG ilavesinin ısıl bozunma ve yanma dirençlerini belirli seviyede artırdığını göstermektedir. Ayrıca, MMT, BA, CKT, FKT, ZAT ve uçucu küllerin KAG ile birlikte kullanılması mekanik özelliklerde dikkate değer olumsuzluklar oluşturmadan ısıl bozunma ve yanma dirençlerinde daha ileri seviyede iyileştirmeler yaptığı tespit edilmiştir. Aynı zamanda, KAG ilavesi olmadan CKT, FKT, ZAT ve uçucu kül ilaveleri ısıl bozunma ve yanma dirençlerinde sınırlı da olsa iyileştirmelere sebep olmuştur. Bunlara ek olarak, FDS kullanılarak elde edilen modelleme sonuçlarının belirli seviyede deneysel sonuçlar ile uyumlu olduğu belirlenmiştir.
HC420LA çelik saclarının lazer (RLW) ve gazaltı (MAG) teknikleri ile kaynaklı birleştirmelerinin mekanik ve metalurjik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışma, yüksek mukavemetli ve düşük alaşımlı (YDDAÇ / HSLA) HC420LA çeliğinin lazer kaynağında BS EN ISO 13919-1:2019'a göre tespit edilen süreksizlikleri ve kusurları en az seviyeye indirmeyi amaçlamaktadır. Kusur olarak tespit edilen olguların giderilmesi için, 2 mm sac kalınlığı için uygulamadaki ısı girdisi olan 0,168 kJ/mm değeri değiştirilmiş ve HC420LA çeliği gazaltı kaynağı (MAG) ve lazer kaynağı ile birleştirilmiştir. Lazer kaynağı için manuel lazer (ML) ve robotik lazer (RL) makineleri kullanılmıştır. Gazaltı ve lazer kaynakları için üç farklı ısı girdisi değeri belirlenerek 50x100x2 mm ölçülerindeki sac parçalar alın kaynağı ile birleştirilmiştir. Kaynaklı bağlantıların mikroyapıları optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak görüntülenmiş, kaynak ve ısıdan etkilenen bölgelerin kimyasal bileşimi X-ışını kırınımı (XRD) ile karakterize edilmiştir. Mikroyapı, sertlik ve çekme mukavemetinin değişimi ısı girdisinin bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Tüm parametrelerde kaynak dikişleri düzgün bir şekilde oluşmuş ve alttan kesme gözlenmemiştir. Ayrıca, bazı parametrelerde oluşan porozite dışında, kaynaşma eksikliği, kök içbükeyliği, aşırı nüfuziyet veya yan duvar kaynaşma eksikliği gibi kusurlar oluşmamıştır. Kaynaklı numunelerin çekme mukavemeti, kaynaksız duruma göre, gazaltı ve robotik lazer yönetimlerinde ısı girdisinin artmasıyla azalırken, manuel lazer yönteminde tam tersi bir durum oluşmuştur. Kaynaklı numunelerin mukavemet değerleri, kaynaksız numuneye kıyasla %7 ila %33 oranında azalmıştır. En yüksek mukavemet değerleri gazaltı kaynağı ile 0,096 kJ/mm ısı girdisi değerinde 538 MPa, manuel lazer kaynağı ile 0,135 kJ/mm ısı girdisinde 532,5 MPa, robotik lazer kaynaklı numunelerde 0,108 kJ/mm ısı girdisinde 562,5 MPa olarak elde edilmiştir. Mikroyapı analizi, Widmanstätten ferritleri gibi sert ve kırılgan yapıların varlığını ortaya çıkarmış, bu da sertliğin artmasına ve uzamanın azalmasına neden olmuştur. Robotik lazer yöntemiyle 0,108 kJ/mm ısı girdisinde birleştirilen numunenin kaynak dikişinde XRD analizi sonucunda benzersiz bir Mn3O4 fazı bulunmuştur. Bulgular, kaynak kalitesini ve mekanik performansı iyileştirmek için ısı girdisi optimizasyonunun çok önemli olduğunu ve robotik kaynağın gazaltı kaynağı ve manuel lazer kaynağına kıyasla daha düşük ısı girdisi değerlerinde daha yüksek mukavemet sağladığını göstermektedir.
Plastik deformasyon ile cıvata üretiminde vida diş profilinde sertlik değişimine neden olan parametrelerin araştırılması
Bağlantı elemanları modern mühendislik uygulamalarında kritik bileşenlerdendir. Bağlantı elemanları günümüz teknolojisinde birçok farklı üretim yöntem ile üretilmektedir. Bu bağlamda ISO 898-1:2013 standardı, bağlantı elemanlarının uluslararası bir referans noktasıdır. 10-30 °C arasında değişen ortam sıcaklıklarında cıvataların güvenli ve tutarlı performans aralıklarını belirler. Bu standart, bağlantı elemanlarının dayanıklılık, sertlik ve mekanik mukavemet gibi özellikleri tanımlayarak, kullanım alanlarına uygun üretim yapılmasını sağlar. Ancak üretim süreçlerinden kaynaklanan faktörler nedeni ile tam olarak istenen şartları sağlamak her zaman mümkün değildir. Özellikle ISO 898-1:2013 standardının istemiş olduğu 320-380 HV sertlik aralığı ile diş profilinin üst ve alt noktaları arasındaki sertlik farkının 30 HV olmasını sağlamak proseste birçok değişikliğe gidilmesine neden olmaktadır. Tez çalışmasında, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT vb. hammaddelerden üretilen çeliklere diş profili oluşumu sonrası, dişlerdeki Vickers sertlik dağılımının standarda uygunluğu analiz edilmiştir. Dişlerde oluşan sertlik farkını etkileyen faktörler detaylı olarak incelenip standarttın talep etmiş olduğu aralığa girmenin yolları aranmıştır. Çalışmada, 42CrMo4+QT, 33MnCrB5-2+QT, 34CrNiMo6 vb. hammaddeler teyit edilmiş ve deney 4 ana grup altında incelenmiştir. İlk grupta kesme ve ovalama proses farkları, ikinci ve üçüncü grupta makine parametreleri ve dördüncü grupta hammaddenin prosese etkileri araştırılmıştır. Numune parçalar üzerinde diş açma işlemi yapılarak hammadde, makine parametresi ve imalat türüne göre cıvataların dişlerindeki Vickers sertlik dağılımı ölçümleri belirlenmiştir. Plastik deformasyon yöntemi ile üretilen cıvatalarda standardın istediği tüm üretim prosesleri bittikten sonra diş üstü ve diş dibi sertlik farkının ISO 898-1:2013 standardına göre max. 30 HV ve diş sertlik aralığı 320-380 HV olması gerekmektedir (ISO 898-1, 2013). İmalat sonrası gözlenen bu sertlik farkına neden olan parametrelerin ve oluşan sertlik farkının nedenleri analiz edilmiştir. Standardın talep etmiş olduğu sertlik aralığına girilebilmesi için en uygun hammadde, makine parametreleri ve üretim yöntemi bu tezde irdelenip belirlenmiştir. Deneysel çalışmaların test sonuçları ISO/IEC 17025:2017 akrediteli laboratuvarda elde edilmiştir. Deney sonuçlarına göre ISO 898-1:2013 standardının belirtmiş olduğu sertlik aralığına girilebilmesi için en etkili parametrenin hammadde olduğu tespit edilmiştir. Yapılan test aşamalarında 33MnCrB5-2+QT hammadde ile belirtilen standart aralığa girilebildiği gözlemlenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Cıvata, Plastik Deformasyon, Diş Profili, Sertlik, Mukavemet, Gerinim Sertleşmesi, Dislokasyonlar.
Selülozik fiber takviyeli kompozit malzemelerin üretimi ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Son yıllarda sürdürülebilirlik kavramı hayatın her alanında karşımıza çıkmaktadır. Birçok endüstri ürünü geri dönüşümlü, çevreci ve sürdürülebilir ikame ürünlerle değiştirilmektedir. Bu bağlamda havacılık, otomotiv, inşaat, ambalaj sektörlerinde hızlı bir dönüşüme tanıklık edilmektedir. Bu dönüşüm, son otuz yıl içerisinde mühendislik malzemesi olarak gelişen ve yaygınlaşan kompozit sektörünü de etkilemektedir. Takviye malzeme olarak doğal fiberler, reçine olarak da doğal polimerlerin kullanıldığı bio-kompozitler akademik çevreler tarafından yoğun olarak araştırılmaktadır. Bu çalışma kapsamında 4 farklı özellikte plakalar üretilmiş ve mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Ambalaj sektöründe kullanımı yaygınlaşan kalıplanmış selüloz üretim yöntemi ile okaliptus veya çam elyaflarından iki grup plaka elde edilmiştir. Ayrıca, aynı elyaflarla katyonik nişastanın ekstrüde edilip presle son formunun verildiği iki grup kompozit plaka daha üretilmiştir. Mekanik özellikler kıyaslandığında kompozit plakaların çekme, basma, eğilme mukavemetlerinin saf elyaf plakalara göre çok daha yüksek olduğu görülmüştür. Çam elyaf ile üretilen saf elyaf ve kompozit plakalar okaliptustan üretilen muadillerine göre daha yüksek mukavemet özellikleri gösterdiği belirlenmiştir. Buna karşın, saf elyaf plakaların darbe dayanımlarının kompozit plakalara nazaran çok daha iyi olduğu da tespit edilmiştir.
Güneş pili sektöründeki teknolojik yönelmenin patent verilerine dayanılarak değerlendirilmesi
Teknolojik gelişmelerin izlenmesi kamu otoritelerinin ve şirketlerin yatırım yaptıkları veya yapacakları alanların gelişim eğilimlerini izlemede yardımcı olur. Patent verileri teknolojik gelişmelerin izlenmesi sırasında sıklıkla kullanılan veriler arasındadır. Çalışmada güneş pillerindeki teknolojik gelişmelerin izlenebilmesi amacıyla, güneş pilleri hakkında alınan patent belgelerinden oluşan patent verisi analiz edilmiştir. Analiz için patent belgelerinin yer aldığı patent veri seti indirilmiş, bu veri setine sırasıyla metin ön işleme, ters görünme sıklığı (Term Frequency-Inverse Document Frequency- TF-IDF), görünme sıklığı, LDA uygulanıp konu başlıkları bulunmuş, ardından bulunan başlıklara ait toplam patent sayıları ve başlıkların YBBO'ları dikkate alınarak sınıflandırma yapılmıştır. Yapılan sınıflandırma teknolojik gelişmelerin düzeyine ilişkindir. Son olarak da başlıkların yer aldığı sınıfa göre güneş pili teknolojilerindeki yönelme ile ilgili değerlendirmelerde bulunulmuştur. Çalışma; güneş pili teknolojisinde hangi teknolojilerin artık revaçta olmadığını, hangi teknolojilerin sektörde yoğun bir şekilde kullanıldığını, hangi teknolojilerin gelişme düzeyinde olduğunu değerlendirilmeye yöneliktir. Çalışma sonuçları incelenerek kamu otoriteleri ve şirketler, geleceğe yönelik güneş pili hakkında yatırım izlemesi gerçekleştirebilir. Ayrıca çalışmada kullanılan yöntemle farklı alanlara ait veri tabanları kullanılarak, kullanılan veri tabanının ait olduğu teknolojilerin gelişimi hakkında bilgi edinilebilir.
Nanopartikül dağılımının nanokompozitlerin mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Epoksi reçine içerisine nanopartikül katılarak elde edilen kompozit malzemelerde karıştırma veriminin mekanik özellikleri üzerine etkisinin incelenmesi için iki farklı karıştırma yöntemi kullanılmıştır. Gezegensel santrifüj karıştırma ve mekanik karıştırma yöntemleri ile hazırlanarak numunelere, çekme, eğilme ve izod darbe deneyleri yapılmış ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bu çalışmalar ile ideal olan, homojen karışımın sağlanabildiği, mekanik özelliklerin daha yüksek değerlerde olduğu karıştırma yönteminin tespit edilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada katkı maddesi olarak halloysit (HNT), NanoKil ve tungsten karbür (WC) nanopartikülleri kullanılmıştır. Her bir katkı maddesinden 150g Epoksi reçine içerisine ağırlıkça %1, %2, %3, %4 ve %5 oranlarında karıştırılmıştır. Elde edilen numuneler testlere tabi tutulduğunda her iki karıştırma yönteminde de değerlerde olumlu artış sağladığı görülmüştür. En iyi iyileşmeyi çekme dayanımında %30 oranında artış ile GSY ile hazırlanan HNT katkılı kompozit göstermiştir. NanoKil katkılı kompozitin tüm mukavemet değerlerinde düşüş görülmüş ve seçilen epoksi ile kullanılan yüzdeliklerde kullanıma uygun olmadığı anlaşılmıştır. WC katkılı numunelerde dayanım değerlerinde artışlar sağlamış, diğer katkı maddelerinden farklı olarak numunelere belirgin bir süneklik artışı kazandırdığı görülmüştür. Hazırlanan numunelerden çekilen SEM görüntülerinde GSY'nin karıştırma veriminde mekanik karıştırmaya göre daha etkili olduğu, homojen bir karışımın sağlandığı görülmüştür.
Doğal lif takviyeli biyopolimer kompozit üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, yenilenebilir ve biyolojik olarak parçalanabilir Polilaktik Asit (PLA) ile hazırlanan kompozit malzemeler, çeşitli doğal lifler eklenerek takviye edilmiştir. Lifler arasında kabak, keten, jut, kenevir, bambu ve ipek bulunmakta olup, bu liflerin PLA matrisine entegrasyonu, ısıl işlem ve soğuk pres teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalarda, lif oranları ağırlık olarak %0,5, %1 ve %1,5 olarak ayarlanıp, kompozitler 1 saat 30 dakika süreyle 250°C' de ısıl işlem görmüş ve sonrasında soğuk pres yöntemiyle form verilmiştir. Araştırmanın sonunda, kompozit numunelerin aşınma direnci ve yüzey özellikleri, Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) yöntemi ile incelenmiştir. Yapılan analizler, kompozit malzemelerin aşınma performansını içeriklerindeki doğal lif çeşitliliği ve oranlarına bağlı olarak önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Elde edilen sonuçlara göre, kabak ve ipek lifleri, kompozitlerin aşınma performansını en yüksek düzeyde artıran lifler olarak öne çıkmıştır. Bambu lifi ile takviye edilmiş PLA kompozitlerinin aşınma direnci ve mukavemeti en iyi sonuçları vermiştir. Buna karşılık, jut lifi ile takviye edilen PLA kompozitlerinde, jut lifinin ısıya karşı dayanıklılığının düşük olması nedeniyle yüzeyde sıvanmalar ve yığılmalar gözlenmiş, bu da aşıma performansın azalmasına yol açmıştır. Keten ve kenevir lifleri de iyi performans göstermiş, ancak kabak ve ipek kadar yüksek aşınma direnci özelliği sunmamıştır. Kenevir lifi ile takviye edilen PLA kompozitleri ise orta düzeyde performans sergilemiştir. Sonuç olarak, kabak ve ipek lifleri, PLA matrisli kompozitlerde en yüksek aşınma performansı sağlayan lifler olarak belirlenmiştir. Bu bulgular, doğal liflerin PLA matrisi içinde kullanılarak elde edilen kompozitlerin çeşitli endüstriyel uygulamalarda kullanım potansiyelini ortaya koymaktadır.
Metal eklemeli imalat yöntemiyle üretilen AlSi10Mg alaşımının mekanik özelliklerinin araştırılması
Eklemeli Ġmalat (EĠ) teknolojisi, hafif olmasına rağmen yüksek özgül dayanım sunan karmaĢık geometrilere sahip parçaların üretilmesini sağlayan devrim niteliğinde bir teknolojidir. Bu çalıĢmada, ASTM E8M standardına uygun olarak toz yataklı füzyon yöntemiyle üretilen parçaların farklı inĢa yönlerinde (yatay, açılı ve dikey) mekanik özellikleri, çekme testleri ve sertlik ölçümleri ile incelenmiĢtir. Deformasyon mekanizmasını anlamak için makroskobik ve mikroskobik gözlemler gerçekleĢtirilmiĢtir. Sonuç olarak; DMLS yöntemiyle üretilen AlSi10Mg malzemeden elde edilen numunelerde, DMLS süreci için katman kalınlığı (mm), lazer gücü (W), lazer ıĢınlama süresi (m) ve enerji yoğunluğu (J/mm³) gibi çeĢitli üretim parametreleri incelenerek yapılmıĢtır. Numuneler Eklemeli Ġmalat yöntemi kullanılarak üretilmiĢtir. DMLS yöntemiyle farklı parametrelerde üretilen AiSi10Mg numunelerinin mikro yapısı, sertliği ve FESEM (alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu) görüntüleri incelendiğinde, yatay numunede yüksek mukavemet ve sünek bir yapı gözlemlenirken, açılı numunede daha sert bir yapı tespit edilmiĢtir. Dikey numunede ise diğerlerine kıyasla benzer özellikler analiz edilmiĢtir
Karbon ve bazalt takviyeli kompozitlerde silisyum dioksit nanopartikül katkısının mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Kompozitlerde istenilen mekanik özellikleri sağlamak adına kullanılan takviye elemanının yapısı ve cinsi önem arz etmektedir. En çok kullanılan takviye elemanları ise yüksek performans liflerinden elde edilen dokuma kumaşlardır. Aynı zamanda kompozitten yüksek performans elde etmek için bu takviye elemanlarına ek nanopartiküllerin kullanımı da mevcuttur. Dokuma kumaş yapısının ve malzemesinin farklılaşmasıyla, kullanılan nanopartikülün bu değişimlere etkisi incelenmesi gereken bir konu olmuştur. Bu çalışmada takviye kumaşı olarak farklı kumaş alan kütlelerinde bezayağı desen karbon dokuma kumaşlar ve aynı kumaş alan kütlelerinde bezayağı desen bazalt dokuma kumaşlar kullanılmıştır. Nanopartikül olarak ise silisyum dioksit kullanılmıştır. Ardından vakum infüzyon yöntemi ile oluşturulan kompozit parçalar çekme, üç nokta eğilme ve izod darbe deneylerine tabii tutulmuştur. Yapılan tüm deneylerde silisyum dioksit nanopartikülünün etkisi en iyi, alan kütlesi 200 g olan karbon kumaş takviyelilerde görülmüştür. Bu kumaşlardan yapılan kompozitlerde vakum infüzyon yöntemi, elyaf/reçine arayüzlerinde daha optimum silisyum dioksit bulundurmasına yardımcı olmuştur. Kumaş alan kütlesi 245 g olan karbon kumaşın daha yoğun, 200 g olan bazalt kumaşın ise daha boşluklu kumaş yapısına yapıya sahip olması vakum infüzyon yöntemi ile bu etkinin oluşmamasına neden olmuştur. Silisyum dioksit olmayan karbon kumaşlardan oluşturulan kompozitlerde, alan kütlesinin artması çekme dayanımını düşürmüş olup eğilme ve izod darbe dayanımını artırmıştır. Dokuma sıklığı arttığı için bu etki gözlemlenmiştir.
Eklemeli imalat ile PEEK filament kullanılarak farklı parametrelerde üretilen numunelerinin tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Katmanlı İmalat (Kİ) yöntemi üretimi zor olan karmaşık geometrili parçaların üretilmesini daha kolay kıldığı için gün geçtikçe endüstrinin sık kullandığı bir üretim yöntemi haline gelmiştir. Katmanlı İmalat diğer üretim yöntemleri ile üretilmesi zor olan parçaların üretilmesini sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, PEEK malzemeden Kİ yöntemiyle farklı katman kalınlığı, baskı yönü gibi üretim parametreleri kullanılarak Ǿ10x20mm ölçülerinde test numuneleri üretilmiştir. Eklemeli İmalat ile üretilmiş numunelerin aşınma performansını karşılaştırmak için sanayide sıkça kullanılan haddelenmiş PEEK malzeme tercih edilmiştir. Aşınma testleri üç farklı yük altında bir saat süre ile 2 m/s hızda kuru ve yapay vücut sıvısı içerisinde gerçekleştirilmiştir. Kİ ile üretilen bu numunelerin sertlik, hacim kaybı, sürtünme katsayısı ve aşınmış yüzey FESEM (Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu) görüntüleri incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda üretilen numunelerin hacim kayıpları kuru ortam şartlarında daha düşük olurken, yapay vücut sıvısı (YVS) içerisinde hacim kayıpları daha fazladır. Ortalama sürtünme katsayıları ise kuru ortamda daha yüksek iken, YVS içerisinde daha düşük olduğu ve sürtünen yüzeyde yağlayıcı etkisi oluşturduğu görülmektedir. Katman kalınlığının ve baskı yönünün sertlik, hacim kaybı ve ortalama sürtünme katsayısının üzerinde kayda değer bir etkisi olmadığı gözlemlenmiştir. Aşınma testlerinde daha yüksek yüklerde haddelenmiş numune daha iyi aşınma performansı gösterirken, daha düşük yüklerde eklemeli imalat ile üretilen PEEK numuneler daha iyi aşınma performansı göstermiştir.
Bakır filmaşin üretiminin sayısal akışkanlar dinamiği benzetimleri
Bu çalışmada bakır tel üretimini için gerekli olan yarı mamulün (filmaşin) üretimi için hali hazırda kullanılan teknolojilerin mukayese edilmesi ve yeni bir üretim metoduna ilişkin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği benzetimleri yapılmıştır. Yeni bir yöntem geliştirilmesindeki temel maksat, oksijen ile temas etmeden yapılan üretim hızını ve enerji verimliliğini arttırmaktır. Bu kapsamda, sürekli üretimin gerçekleşmesi için ergimiş metale su soğutmalı bir ısı değiştirgecinden geçirilerek bakır filmaşin üretiminin benzetimi çalışılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Sürekli Döküm, Bakır, Filmaşin, Isı Değiştiriciler, Zorlanmış Taşınım,
6 serbestlik dereceli endüstriyel seri robot tasarımı ve imalatı
Bu tezde altı serbestlik dereceli endüstriyel seri robot kolu tasarımı ve imalatı yapılmıştır. İmalatı yapılan robot kolunun kontrolü için hareket algoritmaları oluşturulmuş ve bu algoritmalar Visual C#, WPF-HelixToolKit dilinde laboratuvarımızda geliştirilmiş programa entegre edilmiştir. Kontrol tarafında mikrokontrolör olarak STM firmasının geliştirdiği STM32F407VGT6 modeli kullanılmış olup hareket mekanizmasında adım motorlar tercih edilmiştir. Adım motorlara uygun sürücüler seçilmiş ve tüm bağlantıları yapılarak çalışır hale getirilmiştir. Robot üzerinde kullanılacak redüktörler tarafımızca tasarlanmış, dişli kısımları yurtdışından sipariş edilerek getirtilmiş, gerekli diğer parçalarının imalatı yaptırılmış ve redüktörlerin montajı tamamlanmıştır. Bu redüktörler, tasarımı ve imalatı bizim tarafımızdan yapılan robot üzerinde kullanılmıştır. Tezimiz için geliştirilen yazılımın amacı öncelikle offline olarak robotun yapacağı işe göre bütün değerlerinin hesaplanması ve ekranda simüle edilmesidir. Ayrıca hesaplanan robot açıları ve hız değerlerinin robotun alt-seviye kısmı olan mikroişlemci tarafına bu değerleri yollanması ile robotun gerçek çalışma ortamında görevini yapması sağlanmıştır. Geliştirdiğimiz yazılımda robot kolunu üç boyutlu olarak simüle ederek robotun hareket kabiliyetini geliştirmeyi ve boyutsal hataları mümkün olduğunca en aza indirmeyi hedefliyoruz. Bu simülasyon bize robotun gerçek ve simüle edilmiş performanslarını karşılaştırma fırsatı vermekte ve mekanik sorunlara ışık tutmaktadır.
Analytical and numerical analysis of swage autofrettage process applied to thick walled cylinders
Autofrettage is the process of residual stress formation on the walls of the thick walled cylinders before their usage. These residual stresses help to increase the pressure bearing capacity of the thick walled cylinders by eliminating some stresses during the high pressure applications. In practice, there are two different autofrettage methods as hydraulic and swage. Swage autofrettage is a more economical method to form beneficial residual stresses in the thick walled cylinders when it is compared with the hydraulic autofrettage method. In this study, it is investigated how the residual stresses, that occur as a result of the swage autofrettage during manufacturing of a heavy armour barrel, affect the stress distributions that occur at the operating conditions of the barrel. At first, the stress distributions are obtained analytically for both Tresca and Von Mises criteria. Then, the verification of the analytical model is performed by making use of a commercial software which uses the finite element method. In the calculations, the mandrel's outer radius is considered as constant but the bore value of the cylinder is changed and the results for different % interference ratios are compared. The obtained results show that the maximum equivalent stress in an autofrettaged cylinder at operating pressure occurs in the elastic-plastic junction region. The equivalent stress distributions are obtained at 400 MPa operating pressure for different % interference values. The equivalent stress distributions are obtained by the analytical model for both Tresca and Von Mises criteria and the optimum interference value is found as 1% with respect to both two yielding criteria. However, in result of finite element model, the optimum interference value is found as 1% for Tresca criterion whereas it is found as 1,5% for Von Mises criterion. Bauschinger effect is represented by the kinematic hardening model in both analytical model and finite element model. According to the results that are obtained by analytical model, Bauschinger effect does not cause a secondary plastic yielding. However, according to the results that are obtained by finite element model, it is seen that Bauschinger effect causes a secondary plastic yielding.
A study on the mechanics of an electrically actuated micro cantilever beam switch
RF MEMS, which is becoming RF NEMS (Radio Frequency Nano Electro Mechanical Systems) nowadays via emergent science, are very important for communication technology. Therefore, minimizing the sizes is essential to achieve higher frequency, faster switching, lower actuation voltage and to enlarge application areas. In this thesis study, RF MEMS switches are briefly introduced. A relatively smaller metal to metal contact, series RF MEMS switch is designed and its mechanical parameters are investigated. A hole is used in design to reduce the stiffness. The distributed load that occurs on the designed beam due to the applied voltage is calculated. Deflection of the beam is determined using principles of mechanics. Hence, three types of stiffness are calculated. This calculation method is verified with a similar design that is taken from literature. Resonant frequency, pull-in voltage, hold-down voltage, switching time, release time, contact force and release force are studied and simulated. For release force calculation, two different approaches are discussed. Solution results and simulation results are compared with each other and the failure ratios are discussed. In addition to this, residual stress effect on the deflection is mentioned. Also a new approach is brought for pull_in voltage calculation and its flow-chart is given. For simulation MATLAB and Coventor software are used.
First and second law analysis of compact heat exchangers used for intercooling purposes
Intercooling is a process that is employed in turbocharged engines to cool the charge air. This cooling enables to feed more air into the cylinders and decreases the operating temperatures of the engine. Intercoolers -kind of compact heat exchangers- are used to carry out this process. Depending on the required thermal-hydraulic performance, intercoolers can be designed using different fin types. In this study, the fin types that are utilized in the design of intercoolers are theoretically examined using the first and second law of thermodynamics. For this purpose, various intercooler configurations are established with five different fin geometries, namely plain fins, louvered fins, offset strip fins, wavy fins and perforated fins. Then, sizing and rating procedures are applied on these configurations. In sizing procedure, the dimensions of the intercooler configurations are determined. In rating procedure, heat transfer, pressure drop and second law performances of the configurations are computed. The obtained results are tabulated and compared with each other. It is found that offset strip fins provide very good heat transfer performances whereas plain fins enable least pressure drops in the fluid pressures. In second law analysis the following outcome is attained; since the configurations in this study have unbalanced flow, eliminating entropy generation or exergy destruction is not possible even with an infinite surface area and zero pressure drops. Keywords: Turbocharging, intercooling, intercoolers, compact heat exchangers, plate-fin heat exchangers, heat transfer, pressure drop, second law analysis.
Energy and exergy analysis and performance optimization of a solar power tower system
Renewable energy is collected from resources which are naturally replenished and almost infinite in terms of human timescale. There are many forms of renewable energy which mostly depends on sunlight for producing heat and electricity. One of the methods to produce heat and electricity from solar energy is solar tower power plants. A solar tower power plant converts sunlight first to heat, then mechanical and ultimately electrical energy. The technology utilizes hundreds even thousands of sun-tracking mirrors which are called heliostats. They focus sunlight to a receiver which is usually constructed at the top of a tower. A heat transfer fluid that is the molten salt, is heated in the receiver. Then it is used to transfer its heat to the working fluid in the steam generator in order to generate steam. Finally, the steam is used in a conventional Rankine cycle to produce electricity. In this study, a base solar power tower system with a cavity receiver with molten salt is analyzed according to First and Second Laws of Thermodynamics by using parameters which are taken from the literature. Then, the effects of direct normal irradiation, heliostat field area, the emissivity of the receiver, the reflectivity of the receiver, receiver tube diameter, view factor and concentration ratio on the energy and exergy efficiencies of the system, receiver surface temperature and receiver total heat loss are investigated. Furthermore, a performance optimization of the system is carried out by modeling a Carnot-like heat engine of the system. For this purpose, the necessary equations are obtained by means of MATHEMATICA program. Then, these equations are solved by codes written in MATLAB program. Finally, the optimum parameters depending on max power and max power density generated by the system are obtained. Anahtar Kelimeler: Güneş enerjisi, yoğunlaştırılmış termal güneş enerjisi santralleri, güneş enerji kule sistemleri, birinci yasa analizi, ikinci yasa analizi, performans optimizasyonu.
The effects of cutting conditions on cutting temperature and hole quality in drilling of inconel 718 using solid carbide drills
In this study, the drillability of Inconel 718, a nickel-based superalloy, which is frequently used in aerospace industry due to its superior mechanical and physical properties, was experimentally investigated under different cutting and cooling/lubrication conditions. Drilling tests were performed at 2 different cutting speeds (10, 15 m/min) and a constant feed (0.02 mm/rev) using TiAlN coated and uncoated solid carbide twist drills with diameter of 5 mm. The effects of cooling/lubricating conditions and coating material on drillability of Inconel 718 were evaluated in terms of the generated thrust force, torque, cutting temperature, hole quality (including surface roughness, hole diameter and roundness error, burr formation at the entrance and the exit of the hole, machined subsurface changes) and tool wear. Experimental results showed that different cooling/lubrication conditions have significant effects on all performance criteria. Cryogenic cooling significantly reduced the cutting temperatures. Generally, cryogenic drilling exhibited better performance on hole quality and surface integrity with less burr formation at the entrance and the exit of the hole, more accurate hole diameter, less roundness error, better machined subsurface quality, etc. However, it was determined that cryogenic conditions increased the thrust force and significantly reduced the tool life due to excessive chippings. Experiments under dry conditions did not show any superior performance to other conditions. Good surface roughness values and tool life were achieved in drilling test under wet conditions. The increased cutting speed improved the cutting performance, especially in cryogenic conditions. The use of the coating material (TiAlN) also reduced the tool wear dramatically.
Multidisciplinary optimization for outer geometry of air-to-air missile
The aim of the study herein is to develop efficient optimization-based aerodynamic design for short term air-to-air missile outer geometry. Dimensioning of a product can be performed by trial-and-error process conducted by an experienced designer or by the tests until the requirements are verified. When the computer aided design have been introduced in the development and manufacturing processes, the time spent on making designs are significantly reduced. Optimization methods are also involved in the design processes. They have been developed in order to choose the best element from initial set of elements with given objective which has minimizing or maximizing function such as maximizing the product efficiency and minimizing the costs. They basically divide into two categories as gradient and genetic algorithms differing from each other to find the best suitable combination. In aviation industry, many studies have been carried out with implementation of surrogate models on analysis and using design of experiments methods within different optimization algorithms. In this study, body and aerofoil dimensions are determined as outer geometry parameters. These parameters are used as the inputs for flight simulation software in order to calculate aerodynamic parameters. Finally, aerodynamic parameters are used for the guidance simulation of the missile. Surrogate models which are statistical methods and simulate the analyses in order to reduce the calculation times are also used in the optimization process. All codes and simulation programs are integrated in ModeFrontier™ software. ModeFrontier™ is also used for performing different optimization methods such as gradient and genetic based algorithms.
Farklı tip nem almalı soğutma sistemlerinin termodinamik analizi
Bu çalışmada, son yıllarda özellikle ülkemizde de yaygınlaşmaya başlayan nem almalı (desisif) soğutma sistemleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında farklı konfigürasyona sahip üç tip nem almalı soğutma sistemi ele alınmıştır. Sistemlerin performansları Türkiye'nin farklı iklim şartlarına sahip bölgeleri için belirlenmiş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Performans değerlendirmesi termodinamiğin birinci ve ikinci yasası dikkate alınarak ayrıca etkinlik katsayısı, ekserji yıkımı, ekserji verimi gibi çeşitli parametreler kullanılarak yapılmıştır. Ele alınan her bir sistem için oluşturulan modeller kullanılarak sistemlerde bulunan bütün noktaların psikrometrik özellikleri hesaplanmıştır. Yapılan çalışma sonunda farklı iklim şartlarında performans açısından en uygun sistemin hangisi olduğu belirlenmiştir.
Güneş enerjisi destekli bir kurutma sisteminin termodinamik analizi
Bu tez çalışmasında, farklı gıda ürünlerinin kurutulmasında kullanılmak amacıyla güneş enerjisi destekli bir kurutma sistemi tasarlanmış ve Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü Laboratuvarlarında imal edilerek test edilmiştir. Sistemin detaylı enerji analizlerini yapabilmek, performansını belirleyebilmek ve tasarlanan sistemin benzer kurutma sistemlerine göre karşılaştırmasını yapabilmek amacıyla deney düzeneği üzerinde sıcaklık, nem ve kurutulan üründen uzaklaştırılan nem miktarını belirlemeye yönelik kütle ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışma sonunda tasarımı ve imalatı yapılan güneş enerjili kurutma sisteminin sorunsuz bir şekilde çalıştığı, dış hava şartlarına (sıcaklık, nem, ışınım vb.) bağlı olarak sistemde kullanılan güneş kolektörü ile 50-55 oC sıcaklıkta kurutma havasının elde edilebildiği ve Osmaniye iklim şartlarında kurutma prosesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirilebildiği sonucuna varılmıştır.
Islak-kuru soğutucu tasarımı ve performans analizinin yapılması
Bu çalışmada, ıslak kuru soğutucu tasarımı ve performans analizi yapılmıştır. Giriş havası tasarım sıcaklığı, proses suyu giriş ve çıkış sıcaklığı ve debisine göre ısı değiştiricisi tasarımı yapılarak ısı değiştirici yüzey alanı hesaplanmıştır. Hava giriş sıcaklığının istenilenden yüksek olduğu durumlarda ön soğutma yapacak sisleme ile nemlendirme sisteminin seçimi yapılmıştır. Batman ilinde çalışacak soğutucunun, Batman iklim verilerine göre performans analizi incelenmiştir. Sonuç olarak, tüm zamanlarda, istenilen proses suyu çıkış sıcaklığı elde edilmiştir. Soğutucunun çalışma durumu; yıllık saat bazında %78 kuru soğutucu olarak, %22 ıslak kuru soğutucu olarak çalışmaktadır. Sisleme sisteminin en çok çalıştığı temmuz ayında, buharlaşması gereken su miktarı yaklaşık 7 l/dak. ve elektrik tüketimi 5237 kWh olarak hesaplanmıştır.
Osmaniye ili sınırları içerisindeki bir bölgenin rüzgar enerjisi potansiyelinin analiz edilmesi
Türkiye enerji ihtiyacının büyük bir bölümünü ithalat yolu ile sağlayan bir ülkedir. Türkiye'de enerji bağımlılığı ve fosil yakıtların kullanım dezavantajları nedeniyle yenilenebilir enerji kaynakları önem kazanmaktadır. Özellikle rüzgar enerjisi gibi yüksek miktarda yenilenebilir enerji potansiyellerine sahip olunmasından dolayı yatırım ve araştırmaların sayısı giderek artmaktadır. Bu çalışmada rüzgar hızının dağılımının bir sonucu olarak rüzgar enerjisi potansiyeli Akdeniz'in doğusunda bulunan Osmaniye ilinde bir bölgede incelenmiştir. Bu tür rüzgar enerjisi çalışmaları için çoğunlukla kullanılan Weibull ve Rayleigh dağıtım yöntemleri incelenmiştir. Bunun sonucunda bölgenin ilgili yatırımlar için uygun olup olmadığı konusunda fikir veren yaklaşık rüzgar enerjisi potansiyeli elde edilmiştir. Rüzgar verileri, Ocak 2015-Aralık 2015 tarihleri arasında bir yıllık zaman periyodunda rüzgar hızı, rüzgar yönü ve akış süresi olmak üzere 80 m yüksekliğe sahip olan Rüzgar ölçüm direğinden alınmıştır. Weibull parametrelerini belirlemek için grafik metodu kullanılmıştır. k=1.95 ve c=7.41 (m/s) bulunmuştur. Ortalama rüzgar hızı 7.6 m/s ve ortalama rüzgar enerjisi potansiyeli 444.85 (W/m2) olarak bulunmuştur.
Fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemeden yapılmış dairesel kanatçıklarda termal gerilme analizi
Bu tezde Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzeme'den (FDM) yapılmış ve kararlı durumu ulaşmış dikdörtgen profilli dairesel bir kanatçıktaki sıcaklık dağılımı ve ısıl gerilmeler incelenmiştir. Elastik modül, lineer ısıl genleşme katsayısı ve ısıl iletkenliğin radyal yönde kuvvet fonksiyonu olarak değiştiği, Poisson oranının ise sabit olduğu dairesel bir kanatçıktaki sıcaklık dağılımı ve ısıl gerilmeler analitik olarak elde edilmiştir. Poisson oranın değişken değil de sabit olarak alınmasının ısıl gerilme sonuçlarını nasıl etkilediğini göstermek için Poisson oranının da değişken olduğu durum incelenmiştir. Elastik modül, lineer ısıl genleşme katsayısı, ısıl iletkenlik ve Poisson oranının radyal yönde kuvvet fonksiyonu olarak değiştiği dairesel bir kanatçıktaki ısıl gerilmelerin analitik çözümü mümkün olmadığı için sayısal bir yöntem olan Tamamlayıcı Fonksiyonlar Metodu (TFM) kullanılarak çözülmüştür. Yöntemin doğruluğu analitik çözümün elde edildiği durumun TFM ile çözülmesi ve analitik sonuçlarla karşılaştırılması ile test edilmiştir. Homojensizlik katsayılarının sıcaklık dağılımı ve ısıl gerilmeler üzerine olan etkileri tartışılmıştır. FDM'den yapılmış dairesel bir kanatçığın homojen malzemeye göre daha yüksek uç sıcaklığına sahip olmasına rağmen kanatçık üzerinde daha düşük gerilmelere maruz kalabileceği gösterilmiştir. ısıl iletkenlik ve Poisson oranının radyal yönde kuvvet fonksiyonu olarak değiştiği dairesel bir kanatçıktaki ısıl ge\-ril\-me\-le\-rin analitik çözümü mümkün olmadığı için sayısal bir yöntem olan Tamamlayıcı Fonk\-si\-yon\-lar Metodu (TFM) kullanılarak çözülmüştür. Yöntemin doğruluğu analitik çözümün elde edildiği durumun TFM ile çözülmesi ve analitik sonuçlarla karşılaştırılması ile test edilmiştir. Homojensizlik katsayılarının sıcaklık dağılımı ve ısıl gerilmeler üzerine olan etkileri tartışılmıştır. FDM'den yapılmış dairesel bir kanatçığın homojen malzemeye göre daha yüksek uç sıcaklığına sahip olmasına rağmen kanatçık üzerinde daha düşük gerilmelere maruz kalabileceği gösterilmiştir.
Bir ve iki boyutta işlevsel derecelendirilmiş silindirlerin ısılmekanik incelenmesi
Bu çalışmada, silindir geometriye sahip işlevsel derecelendirilmiş elemanların çeşitli koşullar altında ısılmekanik davranışı sayısal olarak incelenmiştir. Sabit/değişken iç sıcaklık ve basınç, zamana bağlı sıcaklık, farklı büyüklüklerde iç ısı üretimi ve taşınım gibi koşullar altında incelenen silindirlerin sıcaklık, yer değiştirme ve ısıl gerilme dağılımları elde edilmiştir. Seramik-metal karışımı ile elde edilen işlevsel derecelendirme, bir boyutlu incelemeler için Mori-Tanaka yöntemi, iki boyutlu incelemeler için hacim oranlarına dayalı doğrusal karışım kuralı ile gerçekleştirilmiştir. Dört farklı inceleme içeren çalışmada tüm sayısal hesaplamalar pseudospektral Chebyshev yöntemi ile yapılmıştır. Bu yöntem, türevleme matrisi tabanlı olup, diferansiyel denklemi doğrusal denklem sistemine dönüştüren bir yaklaşımdır. İlk incelemede, radyal derecelendirilmiş içi boş silindirlerin elastik davranışları ele alınmıştır. İkinci incelemede, radyal dereceli içi dolu ve boş silindirlerin durağan hal ısılmekanik davranışları tespit edilmiştir. Üçüncü incelemede, ısı iletimi ve yer değiştirme denklemlerinde yer alan etkişelim (coupled) ve atalet (inertia) terimlerinin zamana bağlı ısıl yüklemeler altında etkisi, klasik etkileşimli kuram ve Lord-Shulman kuramları ile irdelenmiştir. Çalışmanın son bölümünde, iki boyutta derecelendirilmiş kalın cidarlı silindirin iç basınç altında elastik davranışı incelenmiştir.
Döner salınımlı hareket yapan düz ve oluklu silindirlerin akış yapısının deneysel ve sayısal incelenmesi
Bu tezin amacı, düz ve oluklu silindirlerin arkasında oluşan akış yapısının bir aktif kontrol yöntemi olan döner salınım hareketiyle deneysel ve sayısal olarak araştırmaktır. Deneyler, düz dairesel silindir için ReD=1000 ve ReD=5000 Reynolds sayılarında farklı salınım genliklerinde (θA) ve frekans oranlarında (FR) Parçacık Görüntülemeli Hız Ölçme (PIV) tekniği kullanılarak yapılmıştır. Farklı pürüzlülük katsayılarına (ɛ/D=0.02, 0.04 ve 0.06) ve oluk geometrilerine (dikdörtgen, dairesel ve üçgen) sahip sabit ve döner salınımlı dairesel silindirlerin ReD=5000'de PIV ve sayısal analizleri araştırılmıştır. Sayısal çalışma, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) analizi kullanılarak ReD=5000'de düz ve oluklu silindirlerin sabit ve döner salınımlı hareketlerini kapsamaktadır. Sayısal çalışmalar Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (RANS) denklemleri kullanılarak, iki boyutlu zamana bağlı k-ω Standart türbülans modeli kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışmayla düz ve oluklu silindirlerin sabit ve döner salınımlı hareketlerinde deneysel çalışmalarda yer almayan sürükleme katsayısı (CD) ve basınç katsayısı (Cp) gibi değerler elde edilmiştir. Döner salınımlı hareketin, silindir art izi bölgesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu, yakın art izi akış yapılarını ve girdap kopma modellerini değiştirdiği sonucuna varılmıştır. Silindir art izi bölgesi ve kayma tabakasının kararsızlığının kontrolü önemli oranda sağlanmıştır. Ek olarak, silindirin döner salınım hareketi, ortalama boyutsuz akış yapısını önemli ölçüde etkilemiştir. Tüm frekans oranları ve salınım genlikleri girdap oluşumu bölgesinde ortalama hız profillerini önemli ölçüde değiştirmiştir.
TiB2/B4C karma parçacık takviyeli alüminyum kompozitlerin üretilmesi ve frezelemede işlenebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, üç farklı hacim oranında TiB2 ve B4C takviyeli alüminyum esaslı kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Eşit oranda kullanılan TiB2 ve B4C takviyelerinin toplam hacim oranları ise %6, 12 ve 18'dir. Tozlar hassas terazide tartıldıktan sonra 5 mm çapında zirkonya bilyeler kullanılarak 3 boyutlu karıştırıcıda 2 saat karıştırılmıştır. Sonrasında numunelere 400 MPa basınçta soğuk sıkıştırma ve ardından argon gazı ortamında 620 °C sıcaklıkta 45 dakika süreyle mikrodalgalı sinterleme uygulanmıştır. Üretilen kompozitlerin içyapıları ve makro sertlikleri incelendikten sonra bilgisayarlı sayısal denetimli freze tezgahında 0,10 ve 0,18 mm/diş ilerleme ve 150, 200 ve 250 m/dk kesme hızlarında TiAlN-TiN kaplamalı semente karbür uç kullanılarak işlenmiştir. Kullanılan kesici uçların yanal aşınmaları ve numunelerin yüzey pürüzlülükleri incelenerek kompozitlerin işlenebilirlikleri araştırılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, en yüksek takım ömrü hacimce %6 takviyeli numunede 0,18 mm/diş ilerleme ve 150 m/dk kesme hızında görülürken, en düşük yüzey pürüzlülüğü ise hacimce %18 takviyeli numunede 0,10 mm/diş ilerleme ve 250 m/dk kesme hızında gözlemlenmiştir. Üretilen kompozit numunelerde, takım ömrünün kesme hızı ve takviye oranı ile ters orantılı iken ilerleme ile doğru orantılı olarak değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca, kesme hızı ve takviye oranı artarken yüzey pürüzlülüğünün azaldığı ve ilerleme arttıkça ise yüzey pürüzlülüğünün arttığı tespit edilmiştir.
Atık ısı kaynaklı ORÇ sisteminde kullanılan ısı değiştiricilerin tasarımı
Bu çalışmada, demir çelik sanayiinde mamüle plastik şekil verilebilmesi için kullanılan tav fırınlarından atmosfere atılan baca gazı ısısını kullanacak bir ORÇ sistemi için ısı değiştiricilerin tasarımı ve modellemesi gerçekleştirilmiştir. Baca gazı ile ORÇ arasında enerji taşıyıcı akışkan ve yoğuşturucu da soğutucu akışkan olarak su kullanıldığı kabul edilmiştir. ORÇ de iş akışkanı olarak R245fa seçilmiştir. Baca gazı ısı değiştiricisi olarak dairesel kanatçıklı dairesel kesitli borulara sahip ısı değiştirici, buharlaştırıcı olarak AKU tip gövde borulu ısı değiştirici seçilmiş tasarlanmış ve modellenmiştir. Buharlaştırıcıya giren suyun ve çıkan organik akışkanın doymuş buhar olduğu varsayılmıştır. Yoğuşturucu olarak seçilen ısı değiştirici BEM tip gövde borulu ısı değiştiricidir. Yoğuşturucu modelinde iş akışkanı R245fa'nın ısı değiştiriciye kızgın buhar olarak girdiği ve aşırı soğumuş olarak çıktığı kabul edilmiştir. Tasarlanan dairesel kanatçıklı dairesel borulu ısı değiştirici, AKU tip buharlaştırıcı ve BEM tipi yoğuşturucunun ısı transfer yüzey alanları sırası ile 244,8m2-51,6m2-95,4m2 olarak belirlenmiştir. Her bir ısı değiştirici için değişen çalışma aralıklarında performans incelemesi yapılmış sonuçlar verilmiştir. Analizler sonucunda 6,89kg/s baca gazı kütlesel debisinde ve 380°C baca gazı sıcaklığında 1567 kW enerji kazanımı sağlanmıştır.
Ejektörlü soğutma sistemlerinin termodinamik analizi
Buhar sıkıştırmalı klasik soğutma sistemlerinde özellikle soğutma kapasitesinin artırılması veya aynı kapasitede harcanan elektrik enerjinin düşürülmesi üzerine yoğun çalışmalar devam etmektedir. Soğutma sistemlerinde verimin artırılması için çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Bunlardan biri de ejektör uygulamasıdır. Bu çalışmada, yoğuşturucu çıkışına ara ısı eşanjörü ekleyerek soğutucu akışkanın sıcaklığının düşürülerek soğutma kapasitesinin artırılması yöntemi dikkate alınmıştır. Bu şekilde sistemde ilave kazanç elde edilmesi amacıyla sisteme ejektör konularak sistemin termodinamik incelemesi yapılacaktır. Yeni önerilen sistem ile klasik soğutma sistemlerinin karşılaştırması yapılacaktır.
Osmaniye merkez için dış hava koşullarının konfor şartlarına uygunluğunun saatlik bazda değişiminin incelenmesi
İnsanların fiziksel ve zihinsel performansının istenen düzeyde olması ve bulundukları yerlerde bireylerin kendilerini rahat hissetmeleri için belirli bir konfor düzeyinin sağlanması gerekir. Bireylerin bulundukları yerlerdeki termal konforu belirleyen değişkenler; hava sıcaklığı, hava hızı, bağıl nem, bireyin aktivite seviyesi ve kıyafet gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu çalışmada, Osmaniye'nin dış ortam koşullarının termal konfor şartlarına uygunluğu saatlik bazda incelenmiştir. Dış ortam koşullarının termal konfor şartlarına uygunluğu ASHRAE standartlarına göre belirlenmiştir. Konfor şartlarının belirlenmesinde, Osmaniye için Meteoroloji Genel Müdürlüğünden alınan 5 yıllık sıcaklık ve bağıl nem değerleri kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, Osmaniye dış ortam koşullarının Ocak, Şubat ve Mart aylarına konfor şartlarından oldukça uzak, Nisan, Mayıs ve Haziran aylarının, genel olarak konfor şartlarına uygun ve diğer aylarında yine konfor şartlarından uzak olduğu söylenebilir.
Bakır-volfram kompozitlerinin mekanik alaşımlama ve sinterleme yöntemleri ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Günümüzde, ticari değerlere sahip metal esaslı malzemeler arasında bakır ve bakır esaslı kompozitler gösterdikleri üstün özellikleri nedeniyle farklı uygulamalar için önem arz etmektedir. Sahip oldukları yüksek elektriksel ve termal iletkenlik ve iyi korozyon direnci nedeniyle bakır ve bakır esaslı kompozitler, elektronik paketleme, elektrik kontakları ve kaynak elektrotları gibi termal ve elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, farklı oranda volfram takviye edilen bakır tozları hem karıştırma hem de yüksek enerjili öğütme işlemlerinden geçirilmiştir. Üretilen kompozit tozlarına, tek eksenli soğuk pres ile farklı basınçlar uygulanarak sıkıştırma davranışları incelenmiştir. Farklı pres basınçları ile sıkıştırılan numunelerin 850 °C'de 2sa süre ile yapılan sinterleme sonucunca sinterlenebilirlik davranışları incelenmiştir. Seçilen sıkıştırma basıncı ile farklı sıcaklık ve sürelerde sinterleme yapılarak karşılaştırılmıştır. Üretilen kompozitlerin mikroyapısal karakterizasyonları, X-ışınları difraksiyonu, optik mikroskobu ve taramalı elektron mikroskobu yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellikleri, Vickers mikrosertlik ve aşınma testleri yapılarak ortaya çıkarılmıştır. Son olarak, elektriksel iletkenlik probu kullanılarak üretilen kompozitlerin elektriksel iletkenlikleri incelenmiştir. Sonuçlara göre en yüksek sertlik (110 HV) ve iyi aşınma oranı (0,54±0,09 x10-3 mm3/Nm) değerlerini mekanik alaşımlanmış ağ. %20 W içeren bakır kompozit numunesi göstermiştir.
Baskı devre ısı değiştiricileri için farklı tip yüzey geometrilerinin ısıl performansının incelenmesi
Bu çalışmada, uçak kanadı kanatçıklı ve sinüsoidal kanatçıklı baskı devre ısı değiştiricilerin ısıl ve hidrolik çözümlemeleri yapılmıştır. Uçak kanadı kanatçıklı 2 model ve sinüsoidal kanatçıklı 8 model çalışılmıştır. Modellerin farklı Reynolds sayılarında (Re=1000, Re=2000, Re=3000 ve Re=4000) basınç düşümleri, sürtünme faktörleri, Nusselt sayıları ve performans değerlendirme kriterleri incelenmiştir. Reynolds sayısının artması performans değerlendirme kriterini düşürmektedir. Performans değerlendirmesi yapılan 0 derece-0 derece uçak kanatçıklı model referans alınmıştır. Buna göre, sinüsoidal kanatçıklı model (Model VIII) için Reynolds 1000 için performans değerlendirme kriteri 1,07 iken, uçak kanadı kanatçıklı (15 derece- 15 derece) için ise aynı Reynolds sayısında performans değerlendirme kriteri 1,187'dir. Dolayısıyla en verimli model 15 derece- 15 derece uçak kanadı kanatçıklı modeldir
Kuru, minimum miktarda yağlama ve nano-minimum miktarda yağlama sistemi ile talaş kaldırmada kesme parametrelerinin incelenmesi: 304 paslanmaz çelik malzeme ile uygulama
Makine mühendisliği alanında önemli bir konu olan talaş kaldırma işlemleri, endüstriyel üretim süreçlerinde temel bir yer tutmaktadır. Bu anlamda, kesme parametrelerinin belirlenmesinin ve optimizasyonunun, işlemin verimliliği ve ürün kalitesi üzerinde doğrudan etkili olan kritik bir faktör olduğu kabul edilmektedir. Bilindiği üzere minimum miktarda yağlama, çevre dostu bir yaklaşım olup, yağlama miktarını en aza indirerek kaynakları verimli kullanmayı ve operatör sağlığını korumayı amaçlamaktadır. Bu sistemin talaş kaldırma işlemlerinde nasıl etkili olduğunu anlamak, sürdürülebilir üretim için önemli bir adım olma potansiyeli taşımaktadır. Bu çalışmada, 304 paslanmaz çelik malzeme kullanılarak kuru, minimum miktarda yağlama ve nano- minimum miktarda yağlama sistemleri ile talaş kaldırmada kesme parametreleri incelenmiştir. Bu süreçte diğer değişkenler sabit tutularak 3 farklı ilerleme hızı ve 3 farklı kesme hızı ile toplamda 27 adet deney yapılmıştır. Kesme derinliği tüm deneylerde sabit tutulmuştur. Elde edilen ilk bulgu olarak ilerleme hızı sabit tutularak kesme hızı arttırıldığında ve kesme hızı sabit tutularak ilerleme hızı arttırıldığında tüm parametrelerde artış gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, tüm parametreler için kuru yapılan deneylere kıyasla minimum miktarda yağlama ile yapılan deneylerde iyileşme gözlemlenmiştir. Son olarak, minimum miktarda yağlama ile yapılan deneylere kıyasla nano minimum miktarda yağlama ile yapılan deneylerde iyileşme tespit edilmiştir. Kuru yapılan deneylerde minimum miktarda yağlama ile yapılan deneylere geçildiğinde yüzey pürüzlülüğü verilerinde %23, titreşim verilerinde %30 ve güç verilerinde %4 düzeyinde bir azalma gözlemlenmiştir. Ancak ses düzeyinde %4 artış ortaya çıkmıştır. Diğer yandan, minimum miktarda yağlama ile yapılan deneylerden nano minimum miktarda yağlama ile yapılan deneylere geçildiğinde ise yüzey pürüzlülüğü verilerinde %13, titreşim verilerinde %15, güç verilerinde %2 ve ses düzeyinde %2 düzeyinde bir azalma bulgulanmıştır. Çalışmanın bulguları tartışılarak gelecekte yapılacak araştırmalara önerilerde bulunulmuştur.
Türkiye ve dünyadaki enerji verimliliği danışmanlık (EVD) şirketlerinin genel yapısı ve gelişiminin değerlendirilmesi
Dünyamızda yaşanan iklim değişikliği, doğal afetler, pandemi ve savaşlar küresel enerji krizlerini de beraberinde getirmektedir. Enerji verimliliği ise bu aşamada güçlü bir küresel odak olarak görünmektedir. Enerji verimliliği alanında; çeşitli performans sözleşmeleri yöntemi ile mevcut kaynakların verimli kullanımı, yeni ve verimli ekipman uygulamaları gibi konularda danışmanlık desteği, proje uygulama, uygulama sonrası ölçme, izleme ve doğrulama yapan bu sektördeki firmalar ülkemizde Enerji Verimliliği Danışmanlık (EVD), dünyada ise Enerji Servis (Energy Service Companies-ESCO) şirketleri olarak bilinmektedir. Her iki şirket yapısında amaç enerji verimliliği olsa da firmaların büyüklük ve iş yapabilme kapasiteleri bağlamında bazı farklılıklar bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, Dünya'da ESCO, Türkiye'de ise EVD olarak bilinen enerji alanında faaliyet gösteren şirketlerin mevcut durumu incelenmiş ayrıca Türkiye'de ve dünyadaki enerji verimliliği uygulama örnekleri ele alınarak sektörlerin genel yapısı değerlendirilmiştir. Çalışma sonunda, dünyada ve ülkemizde ESCO pazarı için; net olmayan bir ESCO tanımı eksikliği ve resmi akreditasyonların bulunmaması, farkındalık eksikliği, enerji performans sözleşmeleri ile ilgili düzenlemelerdeki eksiklikler gibi sektör gelişiminin önündeki engeller ortaya konulmuştur. Sektörün daha da gelişebilmesi için yasal düzenlemelerin güçlendirilmesi, finansal desteklerin artırılması, eğitim ve farkındalık programlarının yaygınlaştırılması, model sözleşmelerin hazırlanması gerekmektedir. Anahtar Kelimeler: Enerji verimliliği, ESCO, EVD, Enerji Performans Sözleşmeleri
Karbon nanotüp ve TiB2 parçacık takviyeli magnezyum esaslı nanokompozitlerin üretimi ve aşınma davranışlarının incelenmesi
Magnezyum, nanokompozitlerde anayapı olarak kullanıldığında yoğunluğu düşük malzemeler elde edilebilmektedir ve bunun neticesinde günümüzde kullanımı artış eğilimindedir. Özellikle havacılık ve otomotiv uygulamalarında önemli kullanım potansiyeline sahiplerdir. Bu çalışmada, Mg-3Zn/TiB2-ÇDKNT nanokompozitleri toz metalürjisi yöntemiyle başarılı bir şekilde üretilmiştir. Başlangıçta Mg-3Zn alaşımına hacimce %1 oranında çok duvarlı karbon nanotüp ile %4, 9 ve 14 oranında titanyum diborür tozları eklenerek mekanik alaşımlama işlemi yapılmıştır. Sonrasında tozlara 600 MPa basınçta soğuk sıkıştırma ve 560 oC'de ise sinterleme işlemi uygulanmıştır. Üretim tamamlandıktan sonra malzemelerin içyapı, mekanik ve aşınma özellikleri incelenmiştir. %15 karma (melez) takviyeli Mg-3Zn nanokompozitlerde mikrosertlik değeri ~%80 oranında artmıştır. %5, 10 ve 15 takviye oranlarında numunelerin basma dayanımları sırasıyla 170,1, 192,2 ve 216,9 MPa değerlerinde elde edilmiştir. Kristalit boyutları takviye oranının artışıyla azalmıştır. Aşınma deneyi sonucuna göre %15 karma takviye oranına sahip nanokompozitte aşınma kaybı alaşıma göre %45 oranında azalmıştır.
Bir traktör parçasının farklı ortamlarda frezelenmesinde en uygun kesme koşullarının crıtıc-vıkor yöntemiyle belirlenmesi
Talaş kaldırma işlemleri endüstriyel alanda en yaygın kullanılan üretim yöntemleri arasındadır. Kesme parametrelerinin optimizasyonu işlemin verimliliği ve ürün kalitesi üzerinde etkilidir. Sürdürülebilir yöntemlerden biri olan minimum miktarda yağlama (MMY) işlemi çevre dostu bir yaklaşım olup, kullanılan yağ miktarını çok düşük oranlara indirmektedir. Bu çalışmada, AISI 1040 çeliği ile bu çelikten dövme yöntemiyle üretilmiş olan traktör direksiyon kolunun kuru ve MMY ortamlarında frezeleme işleminde işlenebilirliği incelenmiştir. 0,1, 0,15 ve 0,2 mm/diş ve 150, 200 ve 250 m/dk olmak üzere 3'er farklı ilerleme ve kesme hızları kullanılarak 36 koşulda frezeleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bütün koşullarda 1 mm kesme derinliği sabit tutulmuştur ve kesme sıvısı olarak da saf ve doğal yer fıstığı yağı kullanılmıştır. Frezeleme işleminde yüzey pürüzlülüğü, titreşim, ses, sıcaklık ve güç ölçümleri yapılmıştır. Yapılan çalışma sonunda, MMY ortamında elde edilen işlenebilirliğin kuru ortama göre daha iyi olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, CRITIC yöntemiyle kriter ağırlıkları yüzey pürüzlülüğü, titreşim, ses, sıcaklık ve güç için sırasıyla 0,3636, 0,1478, 0,2377, 0,1329 ve 0,1178 olarak hesaplanmıştır. Sonrasında, VIKOR yöntemiyle çok yanıtlı optimizasyon uygulanmıştır. En iyi işlenebilirlik değerleri ise 28. deney koşulu olan dövme malzemesinde, MMY ortamında, 0,1 mm/diş ilerlemede ve 150 m/dk kesme hızında elde edilmiştir.
Yüksek sıcaklık uygulamaları için termoplastik malzeme seçimi: bir karşılaştırmalı çok kriterli karar verme yaklaşımı
Bu çalışma, otomotiv endüstrisinde hibrit araç akü paketleri için optimum termoplastik malzeme seçiminde yüksek sıcaklık ortamlarının neden olduğu zorlukları ele almakta ve karşılaştırmalı çok kriterli karar verme yaklaşımını kullanmaktadır. Çalışma, kritik faktörler temelinde malzemeleri titizlikle değerlendirerek, pil verimliliğini, uzun ömürlülüğünü ve araç performansını artıracak malzemeleri belirlemeyi amaçlamaktadır. SWARA-ARAS, SWARA-EDAS ve SWARA-TOPSİS gibi ileri düzey karar verme yöntemlerinden yararlanarak, çeşitli polimerler sistematik bir şekilde sıralanmakta ve güvenlik, performans ve sürdürülebilirliği ön planda tutan stratejik öneriler sunulmaktadır. Bulgular, üreticilerin veri odaklı malzeme seçim kararları almasına olanak tanıyarak, sürdürülebilir otomotiv teknolojilerinin gelişimine katkı sağlamaktadır.
Endüstriyel sistemlerde ekonomizer ile enerji verimliliği ve maliyet analizi
Bu tez çalışması, endüstriyel sistemlerde ekonomizer kullanımının enerji verimliliği ve maliyet analizi üzerindeki etkilerini kapsamlı bir şekilde incelemektedir. Çalışmanın temel amacı, farklı optimizasyon yöntemlerinin ekonomizer yatırımlarının finansal geri dönüş süreleri ve operasyonel performansları üzerindeki etkilerini belirlemektir. Bu doğrultuda, bir işletmedeki ekonomizerin optimum boyutlarının belirlenmesi, gerekli pompa ve fan gücünün hesaplanması, maliyet analizleri ve yatırımın geri dönüş süresinin tespiti için matematiksel bir model geliştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda, OPTY2 optimizasyon yönteminin tüm kriterler (PEC1, PEC2, PEC3, PEC4) altında yüksek ilk yatırım maliyetleri ve uzun toplam geri dönüş süreleri (4,82 Ay ilk geri dönüş, 13,58 Ay toplam geri dönüş) sergilediği tespit edilmiştir. Bu bulgu, OPTY2 yönteminin diğer optimizasyon yaklaşımlarına kıyasla daha az maliyet etkin olduğunu göstermektedir. Geri dönüş süresi analizi, endüstriyel ekonomizer sistemlerinin finansal cazibesini belirlemede kritik bir faktör olarak öne çıkmaktadır. Eğer birincil hedef yatırımın en kısa sürede geri kazanılması ise, PEC1 veya PEC4 kriterleri altında OPTY3 optimizasyon yönteminin tercih edilmesi en uygun yaklaşım olarak belirlenmiştir. Buna karşılık, belirli bir performans veya verimlilik seviyesine ulaşmanın daha öncelikli olduğu durumlarda (örneğin PEC2 kriteri), yatırımın uzun vadeli faydaları ve stratejik hedefler göz önünde bulundurulmalıdır. Bu tez çalışması, endüstriyel ekonomizer yatırımları için bilinçli karar verme süreçlerine katkı sağlayacak değerli bilgiler sunmaktadır. Elde edilen bulgular, enerji verimliliği projelerinin planlanması ve uygulanması aşamalarında maliyet etkinliğin ve stratejik önceliklerin dengelenmesinin önemini vurgulamaktadır. Anahtar Kelimeler: Ekonomizer, Enerji Verimliliği, Maliyet Analizi, Geri Dönüş Süresi, Optimizasyon, Endüstriyel Sistemler.
Recycling of carbon fiber reinforced epoxy composites
Composite materials are extensively used across various industries due to their high strength-to-weight ratio, corrosion resistance, and durability. However, the increasing use of thermoset-based composites has raised critical concerns regarding end of life waste management, as they are difficult to recycle through conventional methods. Among emerging technologies, microwave-assisted acid digestion has gained attention as a promising, efficient, and environmentally friendly recycling approach. This study investigates the closed-loop recycling of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) waste using a rapid microwave-assisted nitric acid digestion method. A parametric study was conducted by varying the process temperature (120 °C–150 °C) and microwave irradiation hold time (5–10 minutes) while keeping other parameters constant. In this working range, the most suitable condition was determined to be 10 minutes at 150 °C, and 99% resin removal efficiency was achieved. Recycled carbon fibers were characterized and compared to pristine fibers using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS), and Raman spectroscopy. The recycled fibers retained their structural integrity, showing no visible surface etching, no change in fiber diameter, and minimal resin residue. A comparison of the ID/IG ratios across different recycling processes indicates that there is no structural change occurred during recycling process. These findings highlight the significance of developing fast, clean, and scalable recycling technologies for thermoset composites, especially in high-performance applications like aerospace. The successful recovery of carbon fibers not only proves the feasibility of this method but also supports the advancement of closed-loop recycling systems. The recycling cycle defined by varying time and temperature parameters can serve as a foundation for future studies. As the recycled fibers preserved their structural integrity, they appear suitable for reuse, though further research is needed to evaluate their mechanical performance compared to virgin fibers for potential manufacturing applications.
Analysis of glass reinforced aluminum composite's energy dissipation behaviour during low-velocity impacts
Glass-Reinforced Aluminum (GLARE) laminates combine low density, high specific strength, and excellent fatigue resistance, yet their performance under combined thermal and impact loads remains insufficiently characterized. This study investigates GLARE 4A 3/2-0.4 panels subjected to low-velocity drop-weight impacts at three temperatures (25 °C, 60 °C, and 90 °C) and three energy levels (40 J, 60 J, and 90 J). Temperature-dependent input data for modeling were obtained through uniaxial tensile tests in 0° and 90° fiber orientations, Dynamic Mechanical Analysis (ASTM D3039, EN 6032), and Thermomechanical Analysis (ASTM D696). An LS-DYNA finite element model simulated the impact event at room temperature, serving as a baseline for interpreting experimental trends. Post-impact damage was assessed using ultrasonic C-scanning, X-ray computed tomography, macro-fractography, and active thermography, enabling correlation of dent depth with internal cracking, fiber rupture, and delamination. Thermal-fatigue exposures at 80 °C for up to four days were applied to both constituent materials (Al 2024-T3, FM 94 epoxy) and full laminates, followed by interlaminar shear testing (ASTM D2344) to evaluate residual interface integrity. Results indicate that elevated temperatures increase energy absorption but also exacerbate delamination and surface indentation, while prolonged heating further reduces shear strength due to intensified interfacial stresses. By integrating controlled impact testing, thermomechanical characterization, advanced non-destructive evaluation, and validated numerical modeling, this work provides a comprehensive framework for understanding GLARE's coupled thermo-impact response, offering insights relevant to design optimization, maintenance scheduling, and structural reliability in aerospace applications.
Validating ballistic impact limits of fiber-metal laminated GLARE composites as lightweight aerospace-grade material: Experimental and simulation studies
Fiber-metal laminate composite materials offer unique advantages over traditional aerospace materials like monolithic aluminum or carbon fiber composites. GLARE composites are utilized in aerospace applications for its exceptional damage tolerance and lightweight properties to address sustainability concerns. This study offers a machine-learning based prediction of ballistic impact limit of aerospace-grade GLARE 4A-3/2-0.4 composites. Finite element analysis models were calibrated for two-dimensional ballistic phase diagram for conical projectile impacts on aerospace-grade Al 2024-T3. The ballistic response of the GLARE configuration was investigated under high-velocity impacts by spherical projectiles, with ballistic limit velocities determined through simulation and confirmed by gas-gun experiments. Post-impact damages were characterized using non-destructive ultrasonic inspection, optical microscopy and computed tomography to provide insights into failure mechanisms. A 3-D ballistic limit diagram was constructed to analyze the effects of aluminum layer thickness and projectile diameter on impact resistance. The ballistic limit diagram topology strongly correlates with predictions from support vector regression-based machine learning models. The outcome of this study offers a valuable toolset for optimizing the structural design and enhancing the impact resilience of sustainable aerospace-grade laminated materials.
Manufacturing and analysis of nano-fullerene reinforced peek matrix composite materials
Polymer-based materials are widely used across various industries, including automotive, medical, aerospace, electronics, and construction. While these materials are attractive due to their favorable performance-to-cost ratio, they also exhibit certain limitations, such as relatively low melting temperatures and variability in mechanical properties. These limitations restrict the use of polymers in certain applications; however, ongoing research focuses on developing polymer composite materials by incorporating various types of additives into the polymer matrix. Numerous studies in the literature have demonstrated that polymer matrix composites enhanced with nano- or micro-sized particles or fibers can significantly improve mechanical, thermal, optical, and electrical conductivity properties. In this study, the high-performance thermoplastic polymer PEEK, commonly used in the aerospace industry, was compounded with nano-sized fullerene at various ratios using the twin-screw extrusion method. The resulting composites were investigated in terms of their tensile strength, morphological structure, thermomechanical properties, and thermal stability behavior. The results revealed that the highest tensile strength and Young's modulus were achieved at a 0.5 wt% fullerene content, showing a 12.8% improvement compared to pure PEEK. At low filler concentrations, such as 0.2 wt%, a homogeneous and nanoscale dispersion was observed, contributing positively to the enhancement of material properties. However, with increasing filler content, microstructural heterogeneities in the form of particle agglomeration became evident. Dynamic Mechanical Analysis (DMA) indicated that the addition of fullerene enhances the thermomechanical properties of PEEK, with 0.5 wt% offering the most balanced performance. Thermogravimetric Analysis (TGA) results demonstrated that even small amounts of fullerene in the PEEK matrix can improve thermal stability by controlling the material's thermal degradation behavior.
Optimization of a helicopter's fuel system
The optimization of a helicopter's fuel system is crucial for enhancing operational safety, reliability, and lifecycle efficiency in mission-critical rotary-wing platforms. This thesis presents a comprehensive multidisciplinary approach to the design and evaluation of fuel system components, focusing on mechanical integrity, thermal behavior, flow performance, and system-level safety. The system is divided into six functional sub-systems: fuel storage, ventilation, feed, transfer, refuel/defuel, and gauging & management systems. Each sub-system is examined using a combination of analytical and numerical methods, including Finite Element Analysis (FEA), Computational Fluid Dynamics (CFD), thermodynamic modeling, and structural optimization. Life Cycle Cost (LCC) evaluations are conducted using MIL-HDBK-338B and cost-scaling principles derived from Thermal Design and Optimization by Bejan et al., ensuring economic feasibility throughout the system's lifespan. Safety and reliability assessments are performed using international aviation standards such as MIL-STD-882E, ARP 4761, ARP 4754 and MIL-STD-1629A. Analyses include Functional Hazard Assessment (FHA), Preliminary System Safety Assessment (PSSA), Fault Tree Analysis (FTA), and Failure Modes, Effects and Criticality Analysis (FMECA). The study provides detailed risk classifications, failure probabilities, and mitigation strategies for critical components such as flame arrestors, sump plates, booster pumps, and dump valves. The comparative analysis between field-deployed components and thesis-optimized alternatives reveals improvements in pressure resistance, thermal performance, crashworthiness, and maintainability. The total Life Cycle Cost of the optimized system is calculated as $212,285.272, reflecting significant potential for cost reduction through design improvements.
Öngerilmeli tel halatların deneysel ve teorik analizi
Monotron tipindeki çelik halatlar günümüzde asma köprüler, teleferik hatları ve vinçler gibi pek çok yapıda kullanılmaktadır. Halatların montajı sırasında uygulanması gereken ön gerilme miktarı halatın doğal frekansının ölçülmesiyle hesaplanmaktadır. Bu çalışmada farklı tiplerdeki ve farklı büyüklükteki çaplara sahip monotron halatların doğal frekans analizi deneysel ve teorik olarak yapılmıştır. Teorik analizde analitik formüllerden ve sonlu elemanlar yönteminden faydalanılmıştır. Deneysel çalışmada, ön gerilmeli kablonun basit mesnetli sınır şartları oluşturularak çeşitli yükler altında darbe çekici ile doğal frekans analizi analizi gerçekleştirilmiştir. Halat modellerinin farklı ön gerilme yükleri altındaki doğal frekans değerlerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Sonlu elemanlar analizi için gereken halat katı modelleri halat imalatçısı firmalardan alınan bilgiler ve halat numuneleri kullanılarak katı modelleme yazılımında oluşturulmuştur. Bu katı modeller sonlu elemanlar analizi için sonlu elemanlar programına aktarılmıştır. Katı modelin sonlu elemanlar ağına ayırma işlemleri, sınır şartlarının uygulanması ve sonlu elemanlar modelinin çözümü Ansys programında yapılmıştır. Deneysel ve teorik analizlerin sonuçları değerlendirilerek halatların doğal frekanslarının uygulanan gerilme kuvvetinde halat çapına ve türüne bağlı olarak nasıl değiştiği tablolar ve grafikler yardımıyla gösterilmiştir.
Saç kurutma makinesinde çıkış sıcaklığı dağılımının iyileştirilmesi ve kurutma oranı üzerindeki etkisi
Yaşlanma gibi doğal süreçlerin yanı sıra saç bakımında kullandığımız ürünler de saç sağlığı için önemlidir. Dengesiz beslenme, stres, aşırı gün ışığı, ağır metaller ve bazı kimyasallar saçın yapısını bozduğu için saç kurutma makinelerinin aşırı kullanılması da saç sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Saçların kurutulurken yıpranmaması çok önemlidir. Islak saç daha hassastır ve kurutma esnasında kolay deforme olur. Saç kurutma makinelerinden gelen yüksek sıcaklık saçların zarar görmesine neden olur. Bu nedenle saç kurutma makinesinde bulunan ısıtıcının, fanın, havanın çıkış sıcaklığının ve hava debisi parametrelerinin optimize edilmesi gerekmektedir. Yapılan tez çalışması kapsamında spiral yayların bulunduğu düz borunun ısı transferi ve sürtünme kaybı; yay çapı, adım aralığı, yay sayısı ve yay eğim açısı gibi farklı geometrik parametreler için yapılmış çalışmalar literatür araştırması kapsamında incelenmiştir. Hava akış debisi, kurutma mesafesi ve ısıtıcı gücü parametrelerinin kurutma oranı üzerindeki etkinliğinin belirlenmesi için deneysel çalışma yapılmış ve ampirik korelasyonlar oluşturulmuştur. Aynı zamanda ısıtıcı çapının makine çıkışındaki homojen sıcaklık dağılımı üzerindeki etkisini incelemek amacıyla HAD analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda 41 mm çapta ısıtıcı bulunan saç kurutma makinesi örnek alınmış ve HAD analizleri yapılarak deneysel veriler ile karşılaştırıldıktan sonra belirlenen türbülans modeli ve ağ elemanı sayısı kullanılarak ısıtıcı çapı için optimizasyon çalışması yapılmıştır. HAD analizlerinde devir sayısı ve ısıtıcı gücü parametreleri sabit tutularak ısıtıcı çapının sıcaklık dağılımı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada 41 mm, 44 mm, 46 mm, 48 mm, 50 mm ve 52 mm çaptaki ısıtıcıların sıcaklık dağılım haritaları incelenmiştir. Bu çalışma ile saça daha az zarar veren ve kurutma oranı yüksek saç kurutma makinesi tasarımı için girdi oluşturulması hedeflenmiştir. Optimizasyon çalışması sonucunda, HAD analizlerinin sonuçlarını doğrulamak üzere belirlenen ısıtıcı ile performans testleri gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sonuçlarına göre referans duruma kıyasla kurutma oranında %10 iyileşme görülmüştür.
Sanayi tipi brülör-kazan sisteminde yanma emisyonlarının incelenmesi
Bu tezde, sanayi tipi bir brülör-kazan sisteminde yanma emisyonlarını araştırmak için farklı brülör ısıl yüklerinde, hava fazlalık katsayılarında ve kazan boylarında deneysel testler gerçekleştirilmiştir. Sonrasında brülör-kazan test sonuçlarından elde edilen verilerle, yanma sisteminin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) modeli oluşturulmuştur. ANSYS FLUENT 16 yazılımında bulunan farklı yanma ve türbülans modelleri ile sayısal simülasyonlar gerçekleştirilip, deneysel sonuçlar ile uyumlu yanma ve türbülans modelleri belirlenmiştir. HAD modelinin doğrulanması sonrasında deneysel test parametreleri HAD yöntemiyle de incelenmiştir. Öte yandan aynı sistemde doğal gaz, metan, doğal gaza ısıl yükçe %25, %50 ve %75 oranlarında hidrojen eklenmesiyle oluşan yakıt karışımları ve saf hidrojen (% 100) yanmasıyla oluşan emisyonlar incelenmiştir. Son olarak brülör üzerinde bulunan girdap üreteci yerine yanma emisyonlarını düşürmek amacıyla yeni bir girdap üreteci tasarlanmıştır. Tasarlanan yeni girdap üretecinin kanat sayısı (7, 9, 11, 13, 15, 17) ve kanat açısı (15°, 20°, 25°, 30°) parametrik olarak incelenmiştir. Böylece kanat sayısı ve kanat açısının yanma emisyonları üzerindeki etkileri tespit edilmiştir. Brülör-kazan sisteminde farklı ısıl yükler ile farklı kazan uzunluklarıyla yapılan deneysel çalışmalarda, yanma sonu gaz emisyonları olan NOx, CO ve CO2 değişimleri sınırlı seviyede kalmaktayken farklı hava fazlalık katsayılarında değişimler daha belirgindir. Örneğin, NOx emisyonu 32 ppm, CO emisyonu 46 ppm ve CO2 % 24 oranında değişmektedir. HAD sonuçlarına göre, doğal gaz metan gazı ile de modellenebildiği görülebilir. Ayrıca doğal gaz-hidrojen yakıt karışımında hidrojen miktarı arttıkça alev boyu ve çapının arttığı CO2 ve CO emisyon seviyelerinin düştüğü belirlenmiştir. Yakıt olarak %100 H2 kullanıldığında ise CO ve CO2 emisyonların oluşmadığı fakat NOx emisyonun önemli derecede arttığı görülmüştür. Son olarak yeni tasarlanan girdap üretecinin 11 kanatlı uygulaması en düşük NOx emisyonuyla sonuçlandı. Ayrıca kanat açısının artması baca gazındaki NOx emisyonunun azalmasına neden olduğu saptandı.