137
Archived Theses
3
DOIs Assigned
2%
DOI Rate
Archived Theses
Değişik takviyeli kompozit malzemenin matkapla delinebilirliğinin ve yüzey pürüzlülüğünün araştırılması
Plastik matrisli kompozitler özellikle savunma sanayi başta olmak üzere taşımacılık ve inşaat gibi dayanım, mukavemet ve hafiflik istenilen alanlarda önem arz etmektedir. İmalat endüstrisi modern talaşlı imalat yöntemleri geliştirmelerine rağmen, geleneksel delik delme yöntemi ekonomikliği ve basit uygulanabilirliği gibi sebeplerden dolayı hala en yaygın kullanılan işleme prosesidir. Delme prosesi savunma, havacılık ve otomobil endüstrilerinde oldukça yaygın kullanılmaktadır. Bu proseste, delme performansı ve delik kalitesi değişik kesme parametreleri, matkap türleri ve matkap çaplarının, değişik takviyeli ve kalınlıkları farklı kompozitlerde uygulanmak suretiyle incelenmiştir Delme deneyi, 5mm,10 mm ve 15 mm çapında HSS,TiN ve Karbür matkaplarla 125 dev/dak, 250 dev/dak ve 315 dev/dak kesme hızlarında ve 0,056 mm/dev, 0,112 mm/dev ve 0,16 mm/dev ilerleme değerlerinde yapılan kuru delme deneyinde iş parçası olarak değişik takviyeli kompozitlerde yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, devir ve ilerleme hızı arttıkça işlenmiş yüzeydeki yüzey pürüzlülüğünün arttığı tespit edildi. Küçük çaplı matkaplarda yüzey pürüzlülüğü açısından daha iyi sonuçlar alındı. HSS matkaplarda yüzey pürüzlülüğünün arttığı buna karşın TiN kaplı ve karbür matkaplarda ise azaldığı ve en iyi işlenmiş yüzey kalitesinin karbür matkaplar kullanıldığı zaman elde edildiği tespit edildi. Ayrıca, tüm numunelerin fotoğrafları Elektro mikroskop(SEM) altında çekildi ve bu fotoğraflardaki yüzey pürüzlülük durumu incelendi.
Yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların mekanik analiz ve tasarımları
Yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların mekanik davranışları, bağlantının geometrik özellikleri ve bağlantıyı oluşturan malzemelerin özellikleri gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu durum bağlantının mekanik davranışını tahmin etmeyi zorlaştırmaktadır. Yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların mekanik davranışını anlayabilmek için birçok çalışma yapılmış ve farklı modeller önerilmiştir.Bu çalışmada, farklı bindirme uzunluklarında ve farklı uç açılarında biri yüksek diğeri düşük dayanımlı iki yapıştırıcı kullanarak birleştirilmiş tek tesirli bindirme bağlantılarının eksenel çekme yükü altındaki mekanik davranışları incelenmiştir. Çalışma deneysel ve sayısal olmak üzere iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Öncelikle çalışmada kullanılan yapıştırıcılardan bulk numuneler hazırlanmış ve daha sonra bu numunelerden yapıştırıcıların gerilme-şekil değiştirme davranışları belirlenmiştir.Çalışmada kullanılan yapıştırıcıların performanslarını değerlendirebilmek amacıyla başlıca 2 farklı bindirme mesafesinde deneyler yapılmıştır. Bu iki bindirme mesafesine ilave olarak sadece serbest uç açısının bağlantı dayanımı üzerindeki etkisi tespit edilmeye çalışılmış bunun için 6 farklı uç açısına sahip numuneler toplam yapışma alanının sabit kalmasını sağlayan bindirme mesafeleri tespit edilerek birleştirilmiş ve bu numuneler çekme deneyine tabi tutulmuştur. Neoxil CE92 N8 ve SikaForce 7710 kullanılarak birleştirilmiş tek tesirli bindirme bağlantılarında, yapıştırıcılar ve yapıştırılan malzemelerin gerilme-şekil değiştirme davranışları dikkate alınarak lineer sonlu elemanlar yöntemiyle gerilme analizi yapılmıştır. Deneysel ve sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve sonuçlar arasında oldukça iyi bir uyumun olduğu görülmüştür.Sonuç olarak, Neoxil CE92 N8, SikaForce 7710 dan daha yüksek dayanıma sahip olmasına rağmen bindirme mesafesindeki artış ve serbest uç açısındaki değişimle SikaForce 7710 ile birleştirilmiş bağlantıların Neoxil CE92 N8 ile birleştirilmiş bağlantılar kadar hatta serbest uç açısındaki değişiklikler ile daha iyi performans gösterebileceği anlaşılmıştır.Anahtar Kelimeler: Yapıştırıcı bağlantılar, serbest uç açısı, bindirme mesafesi, lineer sonlu elemanlar yöntemi, eksenel çekme.
7075 alüminyum alaşımının freze ile işlenmesinde minimum soğutma sıvısı kullanmanın performans karakteristiklerine etkisi
Bu çalışmada, 7075 alüminyum alaşımı bir malzemenin minimum soğutma sıvısı ve geleneksel soğutma tekniği kullanılarak frezelenmesi işleminde performans karakteristikleri üzerinde işleme parametrelerinin etkisi deneysel olarak incelendi. Performans çıktıları olarak iş parçası yüzey pürüzlülüğü ve çapak yüksekliği ele alındı. Minimum soğutma sıvısı ile işlemede kesme sıvısı pulverize bir şekilde iş parçası ile kesici takım arasına gönderildi. Kesme sıvısı olarak bor yağı ve su karışımı kullanıldı. Deneyler farklı kesici takımlar (HSS, TiN ve Karbür), devir sayıları (260, 780 ve 1330 dev/dak) ve ilerleme hızlarında (20, 40 ve 80 mm/dak) yapıldı. Yapılan deneylerde çapak oluşumu görülmediğinden yorumlar yüzey pürüzlülüğü dikkate alınarak yapıldı. Deneylerde ilerleme hızı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün artığı fakat devir sayısı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün azaldığı tespit edildi buna ek olarak karbür takımlarla yapılan deneylerde TiN ve HSS takımlara göre daha iyi yüzey pürüzlülüğü elde edildi.
Çözülebilen bağlantılı kompozit plakaların mekanik davranışlarının analizi
Çözülebilen bağlantılı kompozit plakaların mekanik davranışlarının analizi deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Çift tesirli pim bağlantıların kullanıldığı çalışmada epoksi reçine matriksli ve tek yönlü karbon fiberler ile takviye edilmiş dört tabakalı kompozit levhalar kullanılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmada fiber takviye açısının, tabaka diziliminin, geometrik parametrelerin (E/D, W/D) ve hasar yükünün değişimine bağlı olarak mekanik davranışlar incelenmiştir. Simetrik ([0o/?o]s) ve anti ? simetrik ([0o/?o]2) tabaka dizilimine sahip levhalar için ? fiber takviye açısı 0o'den başlamak üzere 90o'ye kadar 15o'lik aralıklarla değiştirilmiştir. Geometrik parametreler; pim deliği merkezi ile levha kenarı arasındaki uzunluğun (E), pim deliği çapına (D) oranı E/D= 1 ? 5 ve levha genişliği (W) ile pim deliği çapının oranı ise W/D = 2 ? 5 şeklinde seçilerek çözüm yapılmıştır. Sayısal çalışma, üç boyutlu sonlu eleman tipi (Solid 46) seçilerek ANSYS programında, ilerlemeli hasar analizi metodu kullanılarak yapılmıştır. Sayısal sonuçlar APDL kodları kullanılarak yazılmış olan alt programın Ansys programıyla birlikte çalıştırılması ile elde edilmiştir. İlerlemeli hasar analizi metodunda Hashin hasar teorisi, malzeme indirgeme kuralları ile birlikte kullanılmıştır. Sayısal ve deneysel çalışmalar sonucunda mekanik davranışların geometrik parametrelere, fiber takviye açısına ve tabaka dizilimine bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Hasar oluşumunu ve tipini etkileyen en önemli parametrenin geometrik parametre (E/D) olduğu görülmüştür. Elde edilen sayısal ve deneysel çalışma sonuçları grafikler ile verilerek gerekli irdelemeler yapılmıştır. Deneysel ve sayısal analiz sonuçları arasındaki yaklaşım oranının literatürde yer alan çalışma değerleri ile uyumlu olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Tabakalı kompozit levhalar, Çözülebilen bağlantılar, Sonlu elemanlar metodu , İlerlemeli hasar analizi metodu.
Zıplayarak yürüyen çok bacaklı robotların dinamik modeli ve yapay zeka algoritmaları ile denetimi
Mobil robotlar günümüz teknolojisinin bir gereği olarak laboratuar dışında da ihtiyaç duyulmaktadır ve geleneksel tekerlekli, paletli ve raylı sistemlere sahip araçların tasarım sınırlarının aşılması için yapılan çalışmalar gün geçtikçe artan bir eğilim göstermektedir. Bu sınırları aşmak için, mobil robotların bir dalı olan bacaklı robotlar, biyolojik esinlenmelerden yararlanarak yeni tasarımlar gerçekleşmesine neden olmaktadır. Bu yeni tasarımlar daha çok bacaklı sistemleri içerir. Bu bacaklı sistemler bilinen geleneksel tasarımlardan çok daha fazla hareket kapasitesine ve çok yönlülüğe sahiptirler.Bu amaçla bu çalışmada, bacaklı robotlardan dört bacaklı quadrupedal robot ve altı bacaklı hexapod robot modellerinin zıplayarak yürüme işlevini yapabilmeleri için dinamik model, sayısal benzetim ve denetimi gerçekleştirilmiştir. Zıplayarak yürüme işlemleri ardışık kapalı bir döngü içerisinde farklı dinamik yapıların sayısal benzetimleri kullanılarak sistemin hareketi incelenmeye çalışılmıştır. Bu sayısal çözümü mümkün olduğunca basitleştirmek ve anlaşılmasını kolaylaştırmak için Kütle-Yay Ters-Sarkaç (Spring Loaded Inverted Pendulum (SLIP)) modeli oluşturulmuştur. Bu çalışmada hem quadrupedal robotun hem de hexapod bir robotun zıplayarak yürüyebilmesi için dinamik modeli gerçekleştirilerek sırası ile PD denetim algoritması, Bulanık Mantık denetim algoritması ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık (ANFIS) denetim algoritması ile denetlenmiştir. Bu çalışmada, en önemli sonuçlardan birisi sistemin yapay zeka metotları olan Bulanık Mantık denetim algoritması ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık denetim algoritmaları ile dört bacaklı quadrupedal robotun ve altı-bacaklı hexapod robotun başarılı olarak denetlenmesidir. Bu çalışma yazarın bilgisi dahilinde quadrupedal robot ve hexapod robot modellerinin zıplayarak yürüme işlevinin gerçekleştirilmesinde, literatür çalışmalarında bir ilktir. Bulanık Mantık denetleyicisi ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık (ANFIS) denetleyicisi ile denetlenen quadrupedal robot ve hexapod robotun sayısal benzetim sonuçlarının, literatürde ki çalışmalara nazaran performansı bakımından çok daha başarılı sonuçlar elde edildiği görülmüştür.Ayrıca bu çalışmada zıplayarak yürümenin fazları esnasında yapılan kontrol eylem sayısı, yazarların literatür bilgisi dahilinde daha önceden yapılan çalışmalardaki kontrol eylem sayısından daha azdır. Bu çalışmada yapılan yenilik sistemin hem denetimini oldukça kolaylaştırmış olup hem de her bir döngüdeki çalışma süresini azaltarak sistemin performansını arttırmıştır.Tasarlanan denetim algoritmalarını zıplayarak yürüme işlevini yapan bacaklı robot modellerinde uygulayabilmek ve performanslarını analiz edebilmek için birbirinden farklı dört bacaklı quadrupedal robot ve altı bacaklı hexapod robot modelleri kullanılmıştır. Bu bacaklı robot modellerinin zıplayarak yürüme işlevlerini gerçekleştirebilmeleri için her bir robot modele üç farklı denetim algoritması uygulanmıştır. Bunlar en yaygın olarak kullanılan yapay zeka denetim metotlarıdır. Sisteme ait matematiksel model elde edilmiş ve çözüm kolaylığı için durum uzay formuna dönüştürülmüştür. Sayısal çözüm için MATLAB paket programında hazırlanmış yazılım ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık için MATLAB paket programına ait ANFIS araç kutusundan yararlanılmıştır. Sonuçlar grafiksel olarak elde edilmiş ve değerler tablo haline getirilerek irdelenmiştir. Sonuç olarak, denetim algoritmalarının performansları dikkate alındığında Bulanık Mantık denetim algoritması ve Ağ Tabanlı Bulanık Mantık (ANFIS) denetim algoritmasının hem dört bacaklı quadrupedal robot modelinde hem de altı bacaklı hexapod robot modelinde PD denetim algoritmasından daha iyi bir performans elde edildiği ve daha iyi uygulanabilir oldukları görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Bacaklı Robot, Dinamik Model, Dört Bacaklı Robot, Quadrupedal Robot, Altı Bacaklı Robot, Hexapod Robot, Yapay Zeka, Bulanık Mantık Denetim, ANFIS.
Elektro-erozyon ile işlemede işparçasına uygulanan titreşimlerin işleme performansına etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada, Elektro Erozyon ile İşleme (EEİ) tekniğinin kararlılığını ve performans çıktılarını iyileştirmek amacı ile işleme haznesine ve işparçasına uygulanan farklı frekanstaki titreşimlerle değişik işleme koşullarında (boşalım akımı, vurum süresi ve işleme derinliği) deneyler yapılmıştır. İşleme haznesi titreşimli (İHT-EEİ) deneylerde ve işparçası titreşimli (İT-EEİ) deneylerde titreşimsiz koşullara göre elektrot aşınma hızı (EAH) ve bağıl aşınma (BA) değerlerinde azalma elde edilmiştir. Titreşimli deneylerde işparçası işleme hızı (İİH) ve ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerlerinde daha küçük artış ve azalmalar tespit edilmiştir. Değişik işleme derinliklerinde işparçasına uygulanan titreşimler ile yapılan deneylerde frekans değerlerindeki artışların özellikle yüksek akım değerlerinde İİH değerlerinde artış, EAH, BA ve Ra değerlerinde azalma sağladığı tespit edilmiştir. İHT-EEİ tekniğinde işleme haznesinin istenen frekans ve genlik değerlerinde titreştirilememesinden dolayı İT-EEİ tekniğinin EEİ alanında daha etkin olabileceği deneysel sonuçlardan anlaşılmıştır.
Vakum borulu kolektör ve ek isitici kullanarak kapali bir alanin isitilmasinin analizi
Bulunduğumuz iklim kuşağında kullanma suyunu, yüzme havuzlarını ve konutları yıl boyunca sadece güneş enerjisinden yararlanarak ısıtmak yeterli değildir. Bu nedenle güneş enerjisi sistemlerinin diğer bir ısı üretici ile birlikte kombine çalışabilecek sistemler olarak tasarlanması daha uygundur. Bu çalışmada Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi' nde bulunan ve 198 m² alana sahip kapalı hacmin güneş enerjisi toplayıcısı olarak kullanılan vakum borulu kolektör sisteminden sağlanılan enerji ve ek ısıtıcı desteğiyle ısıtılıp ısıl analizinin gerçekleştirilebilmesi amacıyla iki farklı sistem kurulmuştur. İlk sistemde vakum borulu kolektör yatay eksenle 40° açı yapacak şekilde yerleştirilmiş ve ek ısıtıcı olarak boyler kazanındaki elektriksel direnç kullanılmış, ikinci sistemde vakum borulu kolektör yatay zemine dik olarak yerleştirilmiş ve herhangi bir ek ısıtıcı kullanılmamıştır. Hazırlanılmış olan sistemler ile kapalı hacmin ısıtılmasının analizi deneyleri 2008 yılı Ekim ve Kasım ayları ile 2009 yılı Ocak ve Mayıs aylarında gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda 2008 yılı Ekim ayında ek ısıtıcı devreye sokulmadan gerçekleştirilen deneyler, kapalı hacmin ısıtılması için gerekli olan enerjinin tamamının mevcut kolektör sisteminden sağlanamayacağını göstermiştir. Buna istinaden 2008 yılı Kasım ayı ve 2009 yılı Ocak ayında eğimli kolektör sistemindeki ek ısıtıcı devreye sokularak deneyler gerçekleştirilmiş, deneylerin sonuçları birbirleriyle karşılaştırılmış ve kapalı alanın ısıtılmasının analizi kolektör sistemlerinden sağlanılan enerjinin ihtiyaç duyulan enerjiyi karşılama oranına göre belirlenmeye çalışılmıştır. Bununla birlikte gerçekleştirilen deneylerden elde edilen sonuçlara göre sistemlerde kullanılan kolektörlerin verimleri hesaplanmıştır.
Proton değiştirici membran yakıt hücrelerinin katot tarafındaki akış ve hücre performansının sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmada bir PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki akışkan akışı ve konsantrasyon dağılımı sayısal olarak incelenmiştir. İnceleme alanı, katot gaz akış kanalı, katot gaz difüzyon tabakası ve katot katalizör tabakasını içermektedir. Problemin temel denklemleri olan süreklilik, momentum ve konsantrasyon denklemleri kontrol hacim metoduyla ayrıklaştırılarak ve SIMPLE algoritması kullanılarak geliştirilen bir bilgisayar programı ile çözülmüştür. Geliştirilen programın doğruluğunu denemek için, düz kanal, tabanı gözenekli kanal ve PEM yakıt hücresinin katot tarafındaki akışlar simüle edilerek sonuçları, literatür sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Gaz difüzyon tabakası gözeneklilik değeri, Reynolds sayısı, işletme sıcaklığının ve hücre geriliminin farklı değerleri için simülasyonlar yapılarak bu parametrelerin akışa, konsantrasyon ve akım yoğunluğu dağılımına etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda, gaz difüzyon tabakasının gözeneklilik değerinin ve Reynolds sayısının artması ile akım yoğunluğunun, güç yoğunluğunun ve katalizör tabakasındaki oksijen konsantrasyonunun arttığı belirlenmiştir. Gerçekleştirilen simülasyonlarsonucu elde edilen verilere göre, hücre işletme sıcaklığının artması ile akım yoğunluğu ve güç yoğunluğunun arttığı ancak katalizör tabakasındaki oksijen konsantrasyonunun azaldığı belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler : PEM yakıt hücresi, gözenekli ortam, konsantrasyondağılımı, sayısal akışkanlar dinamiği
Bir odanın doğal havalandırılmasının sayısal analizi
Sosyal gelişmelere bağlı olarak konfor şartları da sürekli olarak artmaktadır. Bina içinde konfor seviyesi ya bir iklimlendirme sistemi kurularak ya da doğal yollarla sağlanabilmektedir. Bir iklimlendirme sistemi kurulması durumunda, hem ilk yatırım maliyeti hem de işletme maliyeti artmaktadır. Bu sebeplerden dolayı doğal havalandırma önemli bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Doğal havalandırma uygulamaları son yıllarda artış göstermiştir. Bu çalışmada, bir odanın doğal havalandırması sayısal olarak incelenmiştir. Oda içindeki hava hareketi, sıcaklık dağılımı, hava içindeki kirletici gazın (karbondioksit) konsantrasyonu dağılımı değişik pencere konumları ve rüzgâr hızı için sayısal olarak simüle edilmiştir. Bunun için problemin temel denklemleri olan süreklilik, momentum, enerji ve konsantrasyon denklemi zamana bağlı olarak FLUENT paket programı kullanılarak çözülmüştür. Türbülans realizable k- ? modeli kullanılarak modellenmiştir. Simülasyonlar yaz ve kış şatları havalandırması için değişik pencere konumları için farklı rüzgar hızlarında (0, 1,0 ve 1,5 m/s) yapılmıştır. Yaz şartları için yapılan analizlerde, yazın günün serin vakitlerinde birim zamanda ne kadar ısının doğal havalandırma yoluyla dışarıya atılabileceğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Kış şartları için yapılan analizlerde, bir oda içindeki kirli havanın doğal havalandırma yoluyla ne kadar zaman içinde dışarıya atılabileceğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Simülasyon sonuçları, örnek alınan odanın içindeki karbondioksit konsantrasyonunun kabul edilebilir seviyeler düşmesi rüzgâr hızına ve pencere konumlarına bağlı olmakla birlikte, yaklaşık ilk 60 saniye içerisinde oda içindeki karbondioksit konsantrasyonunun %90 azaldığını göstermiştir.
Toz enjeksiyon kalıplanmış steatit seramiklerin özelliklerine kalıplama ve sinterleme parametrelerinin etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, toz enjeksiyon kalıplama yöntemiyle steatit seramik parça üretilmiştir. Dört farklı besleme stoğu (PEG8000/PP/SA, PEG8000/PE/SA, PEG4000/PP/SA, PEG4000/PE/SA) için tork ve kılcal reometre çalışmaları yapılmıştır. Tüm besleme stokları için akış davranış indeksi, ergime akış indeksi, akıcılık ve optimum yükleme oranları ayrı ayrı tespit edilmiştir. Hacimce %58 Steatit + PEG8000/PP/SA bağlayıcı içeren besleme stoğu 200 0C sıcaklık için; en iyi reolojik özellikleri sergilemiştir. Bu özellikler, akış davranış indeksi (0,507), akıcılık (8,99x10-3Pa-1s-1) ve erime akış indeksi (988 g/dk.) olarak belirlenmiştir. Belirlenen en üstün (hacimce %58 steatit+PEG8000/PP/SA) besleme stoğu ile enjeksiyon kalıplama yapılmıştır.Kalıplanan numunelere çözücü ve ısıl bağlayıcı giderme (ön sinterleme) teknikleri uygulanmıştır. Çözücü bağlayıcı giderme sıcaklığı PEG'in ergime sıcaklığına yakın olarak seçilmiş ve 60-63 oC olarak belirlenmiştir. Isıl bağlayıcı giderme parametreleri TGA/DSC/DTA ısıl analizleriyle belirlenmiştir. En uygun ısıl bağlayıcı giderme hızı 1 0C/dk. olarak tespit edilmiştir.Sinterleme 1200-1300 0C sıcaklıklarda 2-4 saat beklemeyle açık atmosferli fırınında gerçekleştirilmiştir. 1300 0C sıcaklık ve 4 saat bekleme süresi için %99,9 teorik yoğunluğa ulaşılmıştır. Sinterlenen numunelere üç nokta eğme ve çekme testleri uygulanarak mekanik özellikler tespit edilmiştir. Artan yoğunlukla mukavemettin arttığı saptanmıştır. En iyi eğme ve çekme mukavemeti değerlerleri sırasıyla 154,8 ve 47,5 MPa'dır. Enjeksiyon ve bağlayıcı giderme parametrelerinin yüzey ve iç çatlak oluşumuna etkisi araştırılmıştır.X ışını kırınımıyla bileşik, EDS analiziyle de element analizi yapılmıştır. Optik ve taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) gözenek tayini (açık gözenek, izole gözenek, kapanan gözenek), geçirimli elektron mikroskobuyla (TEM) da tane büyüklüğü, tane sınırları ve yönelimler belirlenmiştir.