8
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Rüzgar tünellerinde duvar etkilerinin halka girdap kafes yöntemi ile incelenmesi
Bu çalışmada, rüzgar tünellerinde yapılan deneylerde karşılaşılan önemli bir problem olan duvar etkisinin, halka girdap kafes yöntemi (VRMVortex Ring Method) kullanılarak incelenmesi amaçlanmıştır. Rüzgâr tünelleri, aerodinamik testlerde sıkça kullanılan araçlar olmasına rağmen, tünel duvarlarının test edilen model üzerindeki akış yapısını değiştirmesi nedeniyle elde edilen sonuçlar serbest akış koşullarını tam olarak yansıtmayabilir. Bu bağlamda, çalışmada, duvar etkilerinin değerlendirilmesi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, duvar etkisinin göz ardı edilmesinin ciddi aerodinamik hata paylarına yol açabileceğini ortaya koymuştur. Bu nedenle, VRM ile elde edilen sonuçların doğruluğunu artırmak amacıyla, duvar düzeltmeleri ve imajlar yöntemi gibi tekniklerin uygulanması önerilmiştir. Ayrıca, bu yöntemin yalnızca kanatla sınırlı kalmayıp, gövde gibi üç boyutlu yapıların aerodinamiğinin de incelenebilmesi için daha gelişmiş panel yöntemlerinin kullanılması gerektiği vurgulanmıştır. Anahtar Kelimeler: Aerodinamik, Panel yöntemler, Duvar etkisi, Rüzgâr tüneli, Halka girdap kafes yöntemi
Al tel takviyeli tabakalı kompozitin düşük hızlı darbe davranışı
Katmanlı kompozit, kauçuk katkılı PU polimerinin 1050 Al levhalar ile beraber özel kalıpta kürleştirilmesi ile üretilmiştir. Polimer tabakayı güçlendirmek için çeşitli sıralarda Al tel elekler kullanılmıştır. Tek seferde takviyeli kompozit panel üretebilecek yeni bir yöntem denenmiştir. Düşük hızlı darbe testi, ASTM D7136/D7136M-12 test standardına göre özel olarak üretilen ağırlık düşürme darbe cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Numunelerin değişik enerji düzeylerindeki darbe davranışlarını incelemek için 5 farklı enerji seviyelerinde (40J, 60J, 80J, 100J ve 120J) ağırlık düşürme testleri gerçekleştirilmiştir. Her bir deneyde kuvvet-zaman geçmişleri kaydedilmiştir. ASTM D7136/D7136M-12 standardına uygun olarak gerçekleştirilen kinematik analiz ile ayrıca "enerji-zaman" ve "kuvvet-yer değiştirme" değişimleri elde edilmiştir. Hiçbir numunede delinme meydana gelmemiştir. Numuneler tabakalı yapıda olduğundan sadece üst tabakada penetrasyon gözlenmiştir. Tüm bu eğrilere ek olarak, maksimum kuvvet değerleri, tabakalı kompozit yapının soğurduğu enerji değerleri ve düşük hızlı darbe testinden elde edilen darbe ucunun girinti derinliği de gösterilmiştir. Darbe sonrası tabakalı kompozit yapılarda hasarlar incelenmiştir. Tek seferde Al tel takviyeli polimer özlü katmanlı kompozit üretimi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Düşük hızlı darbe cevabına, 120 J de yapılan testler hariç olmak üzere polimer katmanına Al tel elek takviyesinin önemli bir etkisinin olmadığı görülmüştür.
Merkezi olarak ankastre bir dairesel mebranın düzlemine dik titreşim analizi
ÖZET MERKEZİ OLARAK ANKASTRE.BİR DAİRESEL.. MEBRANIN DÜZLEMİNE DİK TİTREŞİM ANALİZİ Dairesel diskler, bir çok kullanım alanının olmasından dolayı, eskiden olduğu gibi bugün de değişik mühendislik disiplinlerinin ilgisini çekmektedir. Farklı yükler altında, değişik sınır şartlarında dairesel diskler pratikte oldukça fazla uygulama alam bulmaktadır. Solar yelkenler veya uzay araçları için optik veya radar yansıtıcılar, oldukça büyük ve eksenleri etrafında dönen dairesel diskler için iyi bir uygulama alanıdır. Son yıllarda modern bilgisayarlarda kayıt cihazı olarak kullanılan diskler (floppy disks) üzerindeki çalışmalar, ekseni etrafında dönen dairesel diskler için yeni bir uygulama alanı açmıştır. Bu geniş uygulama alanı dairesel diskler üzerindeki araştırmaların artacağını göstermektedir. Dairesel disklerin analizi, stabilite, titreşim, gerilme dağılımı, tasarım, op- timizasyon ve yer değiştirme konularında, çok fazla teorik ve deneysel çalışmayı içermektedir. Bu konularla ilgili problemlerin çözümünde genellikle sayısal çözüm metodlarma gereksinim duyulur. Çünkü analitik çözümler sadece dairesel disk lerin özel durumları için vardır. Bunun sebebi, fiziksel olayı temsil eden diferan siyel denklemlerin karmaşıklığının ilave terimlerle hızla artmasıdır. Bu çalışmada elastik homojen bir zemine oturan, düzlem, dairesel, homo jen, izotropik ve çok ince bir diskin dinamik analizi üzerinde çalışılmıştır. Disk b yarıçapında olup, r = a eğrisi boyunca ankastredir ve simetri ekseni etrafında fi açısal hızı ile dönmektedir (Şekil 2.3). ilk olarak, yukarıda geometrisi açıklanan disk üzerinden sonsuz küçük bir parça alınarak, bu eleman üzerine etkiyen kuvvetler düşünülmüş ve problemin tabiatından kaynaklanan eksenel simetri ve düzlem gerilme hali de göz önünde bulundurularak radyal ve açısal doğrultulardaki denge denklemleri 0(TT ) 0(0) = cos(fc0), & = 1,2,--- olarak bulunmuştur. W(r) fonksiyonunu bulabilmek için diğer iki çözümden yararlanıldığında, bir özdeğer problemi ile karşılaşılmaktadır. Bilindiği gibi özdeğer problemlerinin genel formu L[W] = \M [W] şeklindedir. Elimizdeki problem için L ve M opera- m ar ar rm m M = -r Bu aşamada Rayleigh-Ritz Metodu devreye sokularak, özdeğerler ve özvektörler, rijitlik ve kütle matrisleri bulunduktan sonra, elde edilmektedir. Bu değerler, daha önceden kabul ettiğimiz çözüm fonksiyonunda N Wn = Y^aiUi(r) i=l yerine konarak W(r) fonksiyonu bulunmuş oluyor. Yukarıda W(r) için kabul edilen çözüm fonksiyonunda as- '1er özvektörler, ü/,-(r) ise rastgele seçilen fakat bütün sınır şartlarım sağlayan bir karşılaştırma fonksiyonudur. Bizim uygula malarımızda bu fonksiyon aşağıdaki gibi seçilmiştir. Ui(r) = sin 2ît. (r - a) 3 (b-a) Görüldüğü gibi u(r, ö, t) fonksiyonu artık bilinmektedir. Sonuçta geomet rimizin serbest titreşim analizi yapılmış ve titreşim modları grafik ve şekillerle sunulmuştur. Daha sonra geometrimizin uyarılmaya karşı cevabı incelenmiştir. Disk r = a eğrisi boyunca ankastreydi. Buradaki uyarılma, ankastrenin bilinen bir fonksiyon olan u0(t) miktarında z yönünde hareketidir. u0(t) rijit cisim hareketi ve u(r, 9, t), rijit cisim hareketine relatif olan elastik deformasyon olarak düşünül düğünde, herhangi bir noktanın mutlak yer değiştirmesi uQ(t) + u(r,6,t) ıxolarak alınabilir. Sistemimize etkiyen dış kuvvetler olmadığı için sistemimizi tarif eden diferansiyel denklem aşağıdaki gibidir. L[u0(t) + u(r, 0, t)] + M(r, 9)- [u0(t) + u(r, 9, t)] = 0 Gerekli matematik işlemlerden sonra denklemimiz L{u(rAt)] + M(r,e)^^ = -M (r, 9)^^- - A,(r, 6)u0(t) formunu alır. En son elde ettiğimiz denklemin sağ tarafının /(r, 9,t) gibi bir fonksiyon olduğu düşünülebilir. Bu durum bize, desteklerin hareketinden kay naklanan titreşim probleminin, zorlanmiş titreşim problemi olarak çözüldüğünü gösteriyor. Sağdaki ifadenin ilk terimi yayılı atalet kuvvetini, ikinci terim ise elastik kuvvetleri temsil etmektedir. Bu çalışmada rijit cisim hareketini temsil eden uo(t) = A sin wt olarak alınmıştır. Sistemimizin uyarılmaya karşı vermiş olduğu cevabı bulabilmek için elde edilen son haldeki diferansiyel denklem L[u(r, 9, t)] + M(r, 9)-[u(r, 9, t)] = A{k - raw2) sin u>t Denklemin çözülebilmesi için bundan sonra yapılması gereken aşağıdaki gibi bir koordinat dönüşümü yapmaktır. u(r,e,t) = J2*k(r,e)rik(t) k=ı Bu dönüşümde kullanılan Kk(r, 9) fonksiyonu önceden serbest titreşim analizi vasıtası ile hesaplanmıştı. Bu aşamada rjk(t) fonksiyonunun model analizi vasıtası ile hesaplanması gerekmektedir. Bu fonksiyonu bulabilmek için kullanılan dife ransiyel denklem Mt) + "2Mt) = Nk(t), * = 1,2,--- Burada iVfc(t) = / Kk(r,6)F{t)drd9 Jd Laplace dönüşüm metodu kullanılarak Vk{t) = - I Nk(r)smu;k(t-T)dT+T]k(0)cosur(t)+TJk(0)^^, k = 1,2,-.. vk Jo uk formunda bulunur. Burada ıjk(0) ve 7/fc(0), başlangıçtaki genelleştirilmiş yer değiştirme ve hızdır ve aşağıdaki denklemler vasıtası ile bulunurlar. tjr(0) = / M(r,9)wT(r,9)w{r,9,0)drd9 JD ı/P(0) = / M(r, 9)wT(r, 9)w(r, 9, 0)drd9 r = 1, 2, 3,... Jd xFakat bizim problemimizdeki başlangıç koşullan u(r,0,O) = O û(r,0,O) = O olduğu için, genelleştirilmiş başlangıç koşullan da aşağıdaki gibidir. r}k(0) = 0 rjk(0) = 0 Sonuçta sistemimizin r - a smınnın uo(t) fonksiyonu büyüklüğünce düzlemi ne dik istikamette (z yönünde) harekete maruz kalmasına (uyarılmasına) karşı gösterdiği cevabı sayısal olarak çözmüş oluyoruz. Modelimizin herhangi bir t anındaki deforme olmuş halini elde edebiliriz. Yine bu analiz ile ilgili sonuçlar şekiller halinde sunulmuştur. Daha sonraki bölümde elimizdeki probleme değişik bir açıdan yaklaşılmış tır. Elastik zemin kaldırılmış ve problem " Applied Structure" adındaki bir yazılım içinde modellenmiştir. Bu analiz sonucunda disk üzerindeki gerilme dağılımları ve yer değişimleri üç boyutlu olarak renklendirilmiş şekilde elde edilmiştir. Fakat kullanılan bilgisayarın kapasitesinin yetersiz olmasından dolayı mod şekilleri an cak iki boyutlu olarak temsil edilebilmiştir. Tezin sonucunda elde ettiğimiz grafikler gösteriyor ki; frekanslar, poisson oranından ve yay katsayısından yok denebilecek kadar az etkilenmektedir. Bunun yanında açısal hız ve mebranm iç yarıçapının değişimleri, frekansları oldukça etki lemektedir. Ayrıca, yapılan analiz sonucu bulunan mod şekilleri, Applied Struc ture yazılımının analizi sonucu bulunan mod şekilleri ile benzerlik göstermektedir. xı
Karbonfiber takviyeli epoksi kompozitlerin hibrit cıvatalı / yapışkanlı bağlantıları üzerine deneysel çalışma: Geri dönüştürülmüş nanofiber polistiren etkisi
Bu tez çalışmasında karbonfiber takviyeli epoksi kompozitlerin tek taraflı bindirmeli cıvatalı, yapışkanlı ve hibrit cıvatalı/yapışkanlı (HBB) bağlantı konfigürasyonlarında polistiren (PS) nanofiber takviyesinin etkisi incelenmiştir. HBB bağlantılar, cıvatalı ve yapışkanlı bağlantı tekniklerinin avantajlarına sahip olmalarına rağmen, yapışkan tabakanın performansı HBB bağlantıların yük taşıma kapasitesini önemli ölçüde etkilemektedir. Nanofiber takviyesi, yapışkanlı ve HBB bağlantıların yapışma performansını artırmak için etkili bir çözüm haline gelmiştir. Bu amaçla, doğa dostu bir uygulama olarak atık polimerlerden, PS nanofiber matı elektro-eğirme yöntemiyle üretilmiştir. PS nanofiber matı, bağlantı elemanları arasına güçlendirme katmanı olarak yerleştirilmiş ve numuneler yarı-statik gerilme yüklemesi altında test edilmiştir. Çekme testi ASTM D5961 standartlarında gerçekleştirilmiştir. PS nanofiber modifikasyonuyla yapışkanlı bağlantının maksimum yük değerinde %10'luk önemli bir iyileşme görülmüş olup HBB bağlantının kırılma enerjisi ise %15 artmıştır. Nanofiber takviyeli bütün numunelerin çekme testi sonucunda, maksimum yük ve kırılma enerjisi açısından nanofiber takviyesiz numunelere göre daha mukavemetli olduğu görülmüştür. PS takviyeli numuneler, sade epoksi yapışkanlı numunelere göre daha gelişmiş hasar modları sergilemiştir. Bu noktada geri dönüştürülmüş PS nanofiberin epoksi ile uyumlu olması ve PS modifikasyonuyla geliştirilmiş yapışkan tabaka performansının etkili olduğu görülmüştür. Numunelerin kırılma yüzeylerinin morfolojisi SEM ile görüntülenmiş ve kırılma tokluğuna etki eden faktörler araştırılmıştır.
Ticari uçaklarda kullanılan metallere uygulanan tahribatsız muayeneler ve manyetik malzemelerde barkhausen ndt metodunun uygulanması
Bu tez kapsamında uçak yapıları ve malzemelerinde kullanılan tahribatsız muayene metodları (NDT) ve havacılık sektöründe kullanımı daha nadir olan barkhausen NDT metodu hakkında bilgi verilmiş, barkhausen metodunun Boeing uçaklarının iniş takımlarında uygulanması ve bu yöntemin diğer yöntemlere göre avantajları incelenmiştir. Uçak bakımında oluşabilecek yapısal hasarların belirlenmesinde tahribatsız muayeneler (Non Destructive Testing, NDT) çok önemli bir yere sahiptir. NDT kontrolleri, düzenli olarak uygulanarak, muhtemel yapısal hasarların erken tespitini ve bu hasarlara bağlı oluşabilecek kaza kırımların engellenmesini sağladığından, oluşabilecek çok büyük maddi ve manevi kayıpları engellemektedir. NDT kontrolleri uçak üretici firmalarının prosedürleri ve uluslararası NDT standartları göz önünde bulundurularak uçak yapıları üzerinde sahada veya NDT Atölyesi şartlarında gerçekleştirilebilmektedir. Anahtar Kelimeler: Barkhausen NDT Metodu, Havacılık, Tahribatsız Muayene, İniş takımı, Isıl Gerilme, Isıl Hasar
Elektrik fan motorlu (EDF) vtol insansız hava aracı tasarımı ve üretimi
Bu çalışmada, elektrik fan motorlu ve dikey iniş-kalkış (VTOL) özelliğine sahip bir insansız hava aracının (İHA) tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. İHA'da, itkiyi yönlendiren döner (tilt) sistem kullanılarak farklı uçuş rejimleri arasında geçiş sağlanmıştır. Tasarım sürecinde, öncelikle isterler belirlenmiş ve bu parametrelere göre kavramsal tasarım oluşturulmuştur. Ardından, İHA'nın eskiz ve bilgisayar destekli tasarım (CAD) çizimleri hazırlanmıştır. Tasarım hesaplamalarında kullanılan formüller Microsoft Excel ortamına aktarılmış, çeşitli teknik verilere dayalı tablo ve grafikler oluşturularak en uygun tasarım değerleri belirlenmiştir. İHA'nın genel boyutları ve temel performans parametreleri tespit edilmiştir. Üretim süreci için gerekli olan ön çalışma hazırlanmış ve CAD çizimleri üretime uygun hale getirilmiştir. Son olarak, aracın aerodinamik performansını incelemek amacıyla hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD) analizleri ve yapısal bileşenler üzerinde mukavemet analizleri gerçekleştirilmiştir. Gövde üretimi kapsamında, hava aracının dış yüzeyini oluşturan parçalar için kalıp tasarımı yapılmış, bu kalıplar üzerinden karbon fiber takviyeli kompozit malzeme ile gövde parçası başarıyla üretilmiştir. Tasarım doğrultusunda oluşturulan iç iskelet parçaları ise üretim süreci için hazır hâle getirilmiş olup, bu parçaların imalatı ve gövdeyle entegrasyonu tez çalışmasının kapsamı dışında kalmış, tez sonrasında gerçekleştirilmesi planlanmıştır. Bu sayede prototip üretimi için gerekli temel yapısal bileşenlerin büyük kısmı tamamlanmış, montaj aşamasına yönelik hazırlıklar yapılmıştır. Bu proje, TUSAŞ tarafından düzenlenen Hangar Kampüs İnovasyon Programı'nın ilk yılında birincilik ödülüne layık görülmüştür.
Hibrit bir insansız hava aracının modellenmesi ve kontrolü
İsmi belirtilen test çalışmasında hibrit bir insansız hava tasarımı yapılmış olup bu tasarımın modellemesi ve kontrol geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Hem döner kanat formunda hem de sabit kanat formunda tasarlanan bu insansız hava aracı vtol iniş kalkış yapabilmesi sayesinde istenilen formda uçuş gerçekleştirebilmektedir. Yapılan analizler, mekanik testler ve aviyonik testler doğrultusunda çalışmanın ne doğrultuda sonuca ulaşacağı belirtilmiştir. Yapılan tasarımlar doğrultusunda gövdenin hafif ve dayanıklı olması kriterleri göz önüne alınarak balsadan yapılmasına karar verilmiştir. Kanatların ve kuyruğun ise ekonomik, hafif ve işlenme kolaylığı sebebiyle balsa malzemesinden yapılmasına karar verilmiştir. Mekanik kısımlar Solidworks programında çizilmiş olup Ansys programında analizleri yapılmıştır. Oluşturulan sistemde otonom uçuşun gerçekleştirilebilmesi için oto pilot modülü Pixhawk Cube Orange kullanılmıştır. Kullanılan bu modül sayesinde sistem içerisindeki DC motor kontrolleri, telemetri verilerinin okunması ve radyo kontrol sinyallerinin işlenmesi gerçekleştirilmiştir. Sistemde kullanılan telemetri modülü RFD900+ olup insansız hava aracının uçuş halindeki hız, irtifa, basınç, sıcaklık gibi parametrelerini yer istasyonuna anlık iletmektedir.
Yeni nesil elektrikli kuyruk rotoru performans incelenmesi
Elektrikli kuyruk rotoru, döner kanatlı hava araçlarının ana rotorunun oluşturduğu tork etkisini dengelemek için kullanılan, güç gereksinimi bataryalardan sağlayan anti-tork sistemidir. Konvansiyonel helikopterlerde kullanılan kuyruk rotorları, elektrikli olmayıp ana rotora bağlı şaft sistemi ile belirli bir tahvil oranıyla güç aktarımı yapılmaktadır. Yeni nesil elektrikli kuyruk rotorlarının birçok farklılığı bulunmaktadır. Tahrik sistemi, açığa çıkan ses yüksekliği ve güç tüketimi iki rotor sistemi arasındaki farklardan bazılarıdır. Elektrikli kuyruk rotoru, ihtiyaca göre boyutsal olarak çeşitlendirilebilmektedir ve çeşitli konfigürasyonlarda birden fazla sayıda kullanılabilmektedir. Dolayısıyla kuyruk rotorunun kapladığı hacim konvansiyonel kuyruk rotorlarına göre farklılık gösterebilmektedir. Hacimsel farklılığın getirdiği sonuçlar irdelendiğinde güç tüketiminde farklılıklar olduğu görülmektedir. Tüm bu farklılıklar göz önüne alındığında konvansiyonel kuyruk rotoruna sahip UH-60 helikopterinin kuyruk rotoru performans verileri incelenmiştir. Bununla birlikte UH-60 helikopterine yenilikçi elektrikli kuyruk rotoru kavramsal tasarımı uygulanarak performans incelemesi yinelenmiştir. Gerekli performans hesaplarının yapılması için Pal Elemanı Momentum Teorisi kullanılmıştır. Viskoz akış kaynaklı doğrusal olmayan etkiler, pal kesitindeki profil sürükleme etkileri ve uç kayıpları hesaba katılarak formülasyon, deneysel verilere daha yakın sonuçlar verecek şekilde modifiye edilmiştir. Palin, itki ve güç tüketimi değişimini kökten uca gözlemlemek amacıyla matematiksel model oluşturulmuştur. matematiksel model yardımıyla iki rotor sistemine ait güç tüketimi ve itki üretimi değerlerinin karşılaştırılması yapılmış ve ilgili sonuçlar çeşitli tablo ve grafiklerde sunulmuştur.