26
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Çok serbestlik dereceli bir yapının titreşimlerinin bulanık mantıkla kontrolü
17 Ağustos 1999 tarihinde Kocaeli'de meydana gelen depremin binalarda sebep olduğu hasar,binalarda depreme karşı titreşim kontrolünü bir kez daha gündeme getirmiştir. Yapılardakititreşimler; yerdeğiştirmelere, gerilmelere ve pek çok önemli hasara neden olabilir. Yakıngeçmişte yapısal titreşim kontrolü üzerine bir takım çalışmalar yapılmış ve pratikuygulamaları gerçekleştirilmiştir. Sismik koruma sistemleri genel olarak Aktif KorumaSistemleri ve Pasif Koruma Sistemleri olmak üzere iki kısımdan ibarettir.Bu çalışmada, depreme karşı çok serbestlik dereceli bir yapının aktif kontrolü için, BulanıkMantık Kontrolcü ve PID Kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Yıllar boyu PID kontrolcüler basityapıları ve dizayn kolaylığı ile endüstride en çok kullanılan kontrolcü yapıları olmuştur.Ancak, klasik PID kontrolcüler doğrusal olmayan sistemler için fazla uygun değildir. Bulanıkyapılı kontrolörler bu eksikliği gidermeye adaydır. Bulanık mantık 1965 yılında Zadehtarafından tanımlandıktan sonra pek çok alanda uygulamaları gerçekleşmiştir. Kontroluygulamalarında, özellikle matematiksel olarak tanımlanması zor olan sistemleri dilselterimlerle kolayca tanımlama imkanı sunduğundan dolayı kendine önemli bir yer bulmuştur.Bulanık mantık yaklaşımının avantajı, sağlamlığı ve doğrusal olmayan sistemlerdekibaşarımıdır. Bu çalışmada simüle edilen sistem 15 serbestlik derecesine sahiptir. Yapısalsistem, 17 Ağustos 1999 yılında meydana gelen ve 20.000'den fazla insanın ölümüne nedenolan yıkıcı Kocaeli depreminin (Mw=7.4) yer hareketine karşı simüle edilmiştir. Çalışmadaaktif izolatör olarak bir lineer motor kullanılmıştır. Çalışmanın sonunda, katyerdeğiştirmelerinin ve ivmelerinin zaman cevapları ile katların frekans cevapları, hemkontrolcülü hem de kontrolcüsüz olarak sunulmuş ve sonuçlar tartışılmıştır. Tasarlananbulanık mantık kontrolcü, PID kontrolcüye göre daha iyi aktif kontrol performansıgöstermiştir. Rezonans değerlerindeki gelişme ve titreşim genliklerindeki azalma bu sonucudesteklemektedir.Anahtar Kelimeler: Deprem kaynaklı titreşim, çok serbestlik dereceli yapı, sismik izolasyon,PID kontrol, bulanık mantık kontrol.
Kıvırma ve kaynak makinesi otomasyonu
Hızlı sanayileşme ve hızlı tüketimin bir sonucu olarak, farklı sınıflarda bulunan ürünlere olantalep her geçen gün artmaktadır. Bununla birlikte, ürüne erişme süresinin mümkün olduğuncakısa olması beklenmektedir. Dolayısıyla imalat sistemlerinde gelişmeler olması kaçınılmazdır.Günümüzde özellikle hata oranlarındaki hedeflerin sıfır olmasıyla hemen her işletmedemakineler kısmi ya da tam otomasyona geçiş süreci yaşamaktadır.Otomasyonun sanayiye girme süreci işçilik maliyetlerini düşürürken, dünya çapında birüretim hızı kazandırmakta ve 24 saat kesintisiz üretim yapma imkânı tanımaktadır. Örneğinkaynak otomasyonu kullanan otomotiv sanayisinde, kaynak emniyeti uluslararasıstandartlarda yapılırken, otomasyon yatırımının geri dönüş süresi, kapasiteyi tamkullanabilme miktarlarına göre oldukça kısalmaktadır.Bu çalışmada, otomobillerde kullanılan egzoz sistemini oluşturan, paslanmaz çelik borularınsac levhadan imal edilmesi ve TIG kaynak yöntemi ile kaynak edilmesi işlemlerininotomasyonu ele alınmıştır.
Motion control of ac crank servo press: Fuzzy logic approach
Servo presses have provided an alternative to conventional and hydraulic presses in recent years. They offer flexibility, accuracy and reliability in industrial applications. Servo motor can perform free motion concepts for presses with operational advantages. Fuzzy logic control techniques have been applied to a wide range of engineering systems. The structure of fuzzy logic consists of three functional blocks; fuzzification, interface, and defuzzification. In fuzzy controllers, the control rules are not described analytically. They are expressed in linguistic rules describing the relation between the inputs and the outputs providing flexibility. A cascade fuzzy-PID controller is proposed for an AC servo crank press in this thesis. The system; servo crank press, cascade fuzzy-PID controller and AC servo motor dynamics are modeled by using MATLAB Toolboxes (Simulink and Fuzzy Logic). Theoretical and experimental studies are performed on servo press control. Deep drawing implementations are performed as case studies. Simulation and experimental results are supported validity of the cascade fuzzy-PID controller proposed.
Değişken yapılı kontrol girişindeki çatırtı probleminin giderilmesi için yeni yöntemlerin geliştirilmesi
Bu çalışmada, doğrusal ve doğrusal olmayan sistemler için değişken yapılı kontrol yöntemleri uygulaması sonucu oluşan çatırtı problemini gidermek için yeni yöntemler önerilmektedir. Bu kapsamda ilk olarak kararlı manifold üzerinde ikinci mertebeden kayan kipli kontrol yöntemi ele alınmaktadır. Yöntem, sistem için uygun boyutlu bir kararlı manifold oluşturulmasına ve bunun sistem için doğal bir kayma yüzeyi olarak kullanılmasına dayanır. Sistemi kararlı manifolda yönlendirmek üzere ikinci mertebeden kayan kipli kontrol kullanılmaktadır. İkinci olarak kayan sektör kontrol yöntemi ele alınmaktadır. Kayma sektörü kayma yüzeyini içerisine alan kararlı bir bölgedir. Yöntem, sistemin kayma yüzeyi yerine bu bölgeye yönlendirilerek kontrol edilmesine dayanır. Tez çalışmasında, parametre belirsizliği içeren doğrusal olmayan sistemler için durum değişkenlerine bağlı sektör ve doğrusal olmayan sektör tasarımı yöntemleri önerilmektedir. Son olarak ardışık yakınsama metodunu temel alan bir kayan sektör kontrol yöntemi önerilmektedir. Yöntem, doğrusal olmayan sistemin ardışık, zamanla değişen doğrusal sistemler olarak ele alınmasına dayanmaktadır. Bu sayede doğrusal olmayan sistemler için kayan sektör kontrol problemi, zamanla değişen doğrusal sistemler için kayan sektör kontrol problemine dönüştürülmektedir. Zamanla değişen doğrusal sistem modelleri kullanılarak kayma sektörü ve kayan sektör kontrolcü tasarımları yapılmakta ve yöntemin yakınsama şartları verilmektedir. Önerilen yöntemler matematiksel modellere, esnek bağlantıya sahip robot manipülatör ve ters sarkaç modellerine uygulanmaktadır. Elde edilen sonuçlar kayan kipli kontrol yöntemi ile karşılaştırılarak yöntemlerin çatırtıyı azaltmadaki başarısı incelenmektedir.
Evaluation of the strength of a three axis serial robot performing a task by integrated dynamic analysis
Three axis serial robots with different sizes are widely used for pick and place, welding and various operations in industry. Developments in mechatronics, which is the synergistic integration of mechanism, electronics and computer control to achieve a functional system, offer effective solutions for the design of such robots. The mechatronic design process involves solid modeling, assembly, rigid body dynamics, finite element rigidity analysis, motion control and computer programming. The integrated dynamic analysis of robots is usually used in design stage. In this study, it is offered that it can also be used in the application stage.In this study SolidWorks, CosmosMotion, ABAQUS is used with an integrated approach. The integration software is developed in VisualBasic by using the application programming interface (API) capabilities of these programs. ABB-IRB1400 industrial robot is considered for the study. Different trajectories are considered. Each task is evaluated by kinematic analysis first. If the task is out of the workspace then the task is canceled. This evaluation can be done also by robot programs like RobotStudio. It is offered in this study that the task must be evaluated by considering the limits for velocities, motor actuation torques, reaction forces, natural frequencies, displacements and stresses due to the flexibility. The results are shown on kinematic, kinetic and rigidity evaluation charts. The results of this work can be used for optimal usage of robots.
Trajectory planning of a six axis serial robot based on dynamic analysis
Serial robots are by far the most common robots used in industrial applications such as welding, pick and place, and various processes. Computers and engineering programs play important role to constitute motion analysis and design process. These days, engineers can analyze all parameters to produce the generous robots which are required for the process and find effective solutions quickly by using computer programs with the development of the technology.In this study, a six axis serial robot is produced by using integrated approaches with parallel analysis in SolidWorks, CosmosMotion,VisualBasic, Abaqus and Adlink Motion Control Card. The parts of the robot are modeled in SolidWorks, rigidity is verified with finite element analysis in Abaqus and produced the real model of the robot. Kinematic analysis is studied in CosmosMotion by defining the velocity profile to the end effector point through the software algorithm developed in VisualBasic, which uses the application programming interface (API) capabilities. Different tasks are given to the robot in this study. The kinematic workspace and maximum motor velocities are evaluated by inverse kinematic analysis for each task. The kinetic workspace and maximum motor torques are evaluated by forward kinetic analysis. The rigidity workspace is evaluated by finite element analysis. The optimum trajectory is chosen after reviewing dynamic analysis and finite element results and the same trajectory is generated using ADLINK motion control card. Velocity mode is used. The maximum deviation for each motor is determined which is between the sending velocity profile data and the receiving feedback velocity profile data and compared whether the deviation values are in acceptable ranges.
Alüminyum döküm tezgahlari için metal besleme robotu tasarimi ve analizi
Today, robots are used at many industrial fields due to their flexibility, efficieny and accuracy. It is possible for man to increase quality of life by using robots for dangerous, dirty and hard labor jobs instead of human. For some production processes, it is not possible to be done by human because of its extreme enviroment conditions or sometimes accuracy of human is not enough. If introduced correctly, industrial robots can improve the job quality and cost savings thanks to their operation efficiency.It is great importance that right material is chosen and that work is determined correctly for industrial robots to be effective. Therefore for reliability of this kind of applications, it is of great importance that engineers involved follow up all design steps and analyse well obtained data. Basicaly, robots consist of two main units which are the mechanical and the control system. In this study, design of mechanical units of robot application will be discussed.In this study, principles to be considered for robot application were determined. A material feeding robot in order to be used at an aluminum die casting system is designed and analyzed. At the design process, environment and work conditions were considered and according to these data, appropriate modules were selected. Static and frequency analysis were handled through the use of Ansys and Solidworks. Results obtained from analyses were evaluated and design was updated.
Modelling and application of a bipedal mechanism
Bipedal walking is considered as one of the most important movements of human-being with full of synchronized relative motions of limbs, joints and muscles of both right and left legs with respect to each other, in changing walking velocities. Bipedal walking system is not only composed of dynamic mechanisms but it is also considered as a combination of these mechanisms with various control, sensory and actuator systems. In this work, basic definitions about bipedal walking are given and based on these definitions, mathematical model of a bipedal walker in sagittal plane is derived. After the solutions for the system dynamics are obtained, model based control of the ankle and hip joint trajectories are achieved by using feed forward compensation methodology and simulation results are carried out. Bipedal walking researches are not limited only with the two-legged walking robots and models. Walking aid devices are also related with these studies. For this reason a walking aid device which is an artificial hybrid leg having a polycentric knee joint is designed in this study. Polycentric knee joint considered here is a four bar mechanism. Theoretical background of the artificial leg model, including kinematic and dynamic analyses of the leg is explained and then an experimental setup is built. Two different trajectory control structures which are the point to point position control and the feed-forward compensation with disturbance rejection strategy are developed and experienced on the experimental setup. Results which show the performance of the control strategies are given at the end of the study
Dynamic analysis of non lubricated, multistage piston air compressors
The primary purpose of this study is no explore is to explore the design and basic calculations of the Non Lubricated, Multistage Piston Air Compressor. These type of compressors are special machines in the industry because of the working conditions. These machines are used where pure air is required, such as PET blowing industry, Food and Medical Sectors, Electronic industry etc.
Detection of rolling element bearing faults via vibration analysis
Rolling element bearings are the main components in rotary machines due to their advantageous friction characteristics. It is very important to keep the rolling element bearings in good condition in terms of general machine health. In this study, the condition of deep groove rolling element bearings is monitored by means of vibration measurement. Experimental vibration signals are collected from a test rig, including two rolling element bearings, which carry a shaft having an unbalanced mass on it. A local defect on the inner or outer race of one of the rolling element bearings is introduced artificially and vibration measurements are performed using a portable vibration analyzer in terms of displacement, velocity and acceleration. Some statistical indices such as rms, peak to peak and kurtosis values of the vibration signals are calculated for healthy and faulty cases, in order to obtain the change in the time domain parameters due to bearing deterioration. The vibration measurements are performed for a broad range of shaft speed. Signs of the bearing deterioration are also investigated in frequency domain by the Fast Fourier Transform (FFT) and Short Time Fourier Transform (STFT). As the main part of this study, a nonlinear time domain transform, named as Curve Length Transform (CLT) is applied to the vibration signals for diagnostic purposes. The statistical indices of the CLT signals for healthy and faulty cases are calculated and compared, to make a decision about the condition of the rolling element bearing. The statistical indices of the CLT signals are also compared with the statistical indices calculated for raw vibration signals, in order to show the efficiency of the Curve Length Transform. The experimental results show that the CLT can be used successfully to enrich some time domain parameters, which give useful information in capturing the local bearing failures.
High frequency vibrations of thin plates
In the analysis of high frequency dynamics of vibrating systems, an averaged prediction of energy is generally of interest to describe the response level. However, energetic response parameters do not include modal information and thus exhibit smooth characteristics. Therefore, it is obvious for systems subjected to high frequency excitations that an efficient tool is required. This doctorate study mainly deals with the development of such an approach.In this regard, a novel scheme for the discrete high frequency response analysis was introduced in the presented thesis. The scheme is based on Discrete Singular Convolution (DSC) and Mode Superposition (MS) methods. The accuracy of the DSC-MS is validated for thin beams and plates by comparing with available analytical solutions. The performance of the DSC-MS was evaluated by predicting spatial distribution and discrete frequency spectra of the vibration response of thin plates with two different boundary conditions.As a secondary study, this thesis introduced two different application procedures for classical DSC method. The first one is an algorithm for free vibration analysis of symmetrically laminated composite plates. The second one is an implementation for free vibrations of thick beams and plates. Comprehensive comparisons with open literature state that both procedures presented for the DSC are rather effective and accurate.
Design and control of a lowerknee prosthesis
In this thesis, transfemoral amputations and prosthetic knees evolved for transfemoral amputations are investigated and the electronic control unit of prosthetic knees is designed. The first stages of this work contain information about human walking in medical meaning and bipedal walking. Then, definition of transfemoral amputations, leg biomechanics when walking and phases of walking is discussed. After that, prosthetic knee design for transfemoral amputations is mentioned and prosthetic knees developed by worldwide companies are investigated and discussed in details. At the last stage, electronic control unit is designed and produced for prosthesis used by above knee amputees.
In- plane dynamic stability analysis of laminated curved beams
In this study, the effects of variations of subtended angle, orientation angle and curvature of a laminated composite arc, having an in-plane curvature, on the natural frequencies, static and dynamic stability have been investigated by using the Finite Element Method. Sabir and Ashwell?s displacement functions have been used to develop a finite element model to employ in this study. In-plane vibration and in-plane buckling analyses are also studied. In addition, the results obtained from this study are compared with the results obtained from Ansys for the fundamental natural frequency and critical buckling load. The effects of variations of subtended angle, orientation angle and curvature of curved beam and static and dynamic load parameters on the stability regions are shown in graphics. Moreover, analysis of natural frequencies, buckling and dynamic stability for curved composite beams are also compared.
Analysis of structural acoustic coupling of plates
In vibration and noise control engineering, vibration of a thin plate backed by a cavity, the sound in this cavity and mutual effects of vibration and sound are of considerable importance in the accurate and realistic design of various machines and vehicles. Due to the mechanical, acoustical or both type of excitation on the thin plate-cavity system, a coupling phenomenon occurs between vibration and sound. This thesis mainly focused on a parametric study based on a vibro-acoustic model including a plate-cavity system in order to examine the coupling effects. All analyses were performed by using I-DEAS Vibro-Acoustic module that uses coupled FEM/BEM approach. The parametric free vibration study includes six cases composed of different cavity depths and plate thicknesses. Forced frequency response analysis covers five different excitations, including harmonic, almost periodic, random structural and acoustical excitations. In this regard, free and forced uncoupled and coupled analyses were evaluated by structural, acoustical and energy point of views.
Vehicle guidance by using GPS aided Kalman filter
In this thesis, a novel approach that integrates global positioning systems (GPS) and Kalman filtering is presented. In order for a mobile robot to localize and navigate itself, a novel measurement process is developed which makes use of two low-cost GPS units. Using these ordinary, low-cost GPS receivers, a completely differential GPS-like system is achieved algorithmically in the absence of real DGPS service. One of these units is placed on an accurately surveyed geographical point and it is taken as a reference station for the other mobile unit. They are presumed to see the same satellites, hence the adoption of same measurement noise characteristics is considered to be appropriate. After the measurements are differentially corrected, a discrete Kalman filter algorithm is adopted to estimate optimally the position of a robot vehicle in order to navigate itself autonomously. The noise sequences of the Kalman filter are accepted as zero mean white Gaussian, and different filter performances are obtained by adjusting the parameters of the filter. In addition, trajectory estimation of the vehicle is realized using Kalman filter technique. Therefore, mapping of a specific geographical field in latitude and longitude is obtained. The results of the experimental testing of the DGPS algorithm and Kalman filtering show the effectiveness of the proposed approach.
Controlling a non-holonomic vehicle via artificial neural networks
The use of learning autonomous robots is inevitable in modern production technologies. Modern industries require efficient production, précised measuring and robust control systems due to the hard competition of perfect product manufacturing whereas human wants more comfort in life. Various kinds of robot vehicles for various tasks have been developing increasingly not only in production industry but also in daily life. In this research, a vehicle model with four wheels is built and equipped with actuators, different types of sensors, communication devices, data acquisition and control units in Automatic Control Laboratory of Mechanical Engineering Department of Dokuz Eylul University. On this developed autonomous wheeled mobile robot model, Dempster-Shafer evidence theory is tested at first step in means of sensor fusion for having more reliable data from sensors. Fuzzy logic and most types of artificial neural networks architectures which are popular on autonomous mobile robots are explained starting with basic equations and control parameters, revealing the advantages of ANNs use on autonomous mobile robots in second chapter of this thesis. Chapter three covers the kinematic analysis of mobile robot model. It is the fourth chapter, in which the experimental data and results are demonstrated. The conclusion part, which is named as chapter five, is the part in which the results are evaluated in not only in means of technical or scientific research but also in means of daily life use
70 kg uç nokta yük kapasiteli pres yükleme robotunun mekatronik tasarımı
MECHATRONIC DESIGN OF 70 KG END POINT LOAD CAPACITY PRESS FEEDING ROBOT ABSTRACT In this study, a cartesian robotic system was designed to save manpower and increase efficiency and ergonomics, instead of manually loading to the rounding press, which require repetitive stacking the disc raw material products weighing 70 kg, in my working company. The system consists of three parts: two-axis motion-controlled robot arms, a special purpose gripper and a product centering platform. Within the scope of the study, mechanical and control system designs were completed. In the design phase, an experiment was designed by using the Minitab statistical data analysis program for determining the effective factors. Autodesk Inventor, Nastran CAD programs and engineering tools were used for computer aided design in the mechanical design process. In addition, the static analyzes were tested by making production trials in the company workshop. The designed system can also be adapted as an unloading system. As a result, there will be a decrease in labor costs and the number of work accidents, and an increase in production numbers. When the costs of the loading and unloading system and the earnings returns of the factors are calculated, the investment can be amortized within 1 year. Annual potential earnings return will be an average of 250.000 USD. The aim of the study, transforming theory and engineering knowledge into practice, finding solutions for some problems in my working company and contributing scientific studies. Keywords: Cartesian robots, mechanical modeling, cost gains
Rüzgar türbinine ait planet mekanizmaların sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Bu çalışmada, TÜBİTAK destekli yapılan 630 kW'lık bir rüzgar türbinine ait 3 kademeli redüktörün planet dişli grubunun hesap ve analizleri yapılmıştır. Planet dişli grubuna ait veriler kullanılarak analitik yöntemle çevrim oranları, modülleri ve dişli çarkların boyut hesapları yapılmış, dişli üzerine ve yataklara gelen kuvvetler bulunmuş, mukavemet hesapları yapılmıştır. SOLİDWORKS programı ile katı modeli çizilen bütün dişli sistemi ve her bir dişlinin temas ettikleri yüzey alanı esas alınarak, ANSYS programı ile redüktör grubu ve dişli elemanlarının ayrı olarak statik analizleri yapılmıştır. Bu şekilde dişliler üzerindeki gerilmeler hesaplanmış ve bu hesapların sonuçları karşılaştırılmıştır. Gerilme yönünden emniyet durumu incelenmiştir.
Optik temelli dokunmatik bir prototip algılayıcının gerçekleştirilmesi ve geliştirilmesi
Bilimin ve bunun pratikteki yansıması olan teknolojinin ilerlemesi ve hayata dair unsurlara her alandaki etkisinin artması ile birlikte "akıllı makineler" kavram ve terminolojisinin ortaya çıktığı gözlenmektedir. Günlük hayatta kullanılan ve bizlere yardımcı olması amacıyla üretilen cihaz ve sistemler, teknolojik ilerleme ile paralel olarak gelişmektedirler. Bu gelişmelerin ortak paydaşları olarak yazılım, elektronik ve mekanik disiplinleri yadsınamaz ana faktörler olarak önem arz etmektedirler. Bahsi geçen bu disiplinlerin birlikteliğinin oluşturduğu "Mekatronik sistemler" çalışılması ve değer verilmesi gereken ana bir çatı olarak ortaya çıkmaktadır. Mekatronik sistemlerde sensör teknolojisi öne çıkan konulardan biridir. Bu açıklamaya iyi bir örnek olan ve son zamanlarda üzerinde ciddi çalışmalar yapılan konu başlılarından biri de dokunma ve dokunmayı algılama teknolojisidir. Dokunma insan 5 duyusundan biri olan dokuma/temasın algılanması, ölçülmesi ve değerlendirilmesi olarak tanımlanabilir. Dokunma hissi teknolojisinin örnek aldığı insan parmak ucunda 1 santimetrekarede 241 adet algılayıcı (reseptör) olduğu kabul edilmektedir. Bu durum insana, parmak ucunda 1 mm çözünürlükte ve 1.4 milisaniye hızında ölçüm yapabilme yetisi kazandırmaktadır. Günümüzdeki uygulamalarda dokunmayı algılama, insan derisinde gerçekleştiği gibi belirli bir alandaki teması, kuvveti ve basıncı ölçmek ve değerlendirmek olarak tanımlanabilir. Dokunma algılayıcısı aslında bir arada ve birlikte çalışan bir grup algılayıcı hücre/birimden (reseptörlerden) oluşmaktadır. Son zamanlarda bu tip xviii algılayıcılar üzerindeki çalışmalar artmakla beraber, halen, bir insandaki dokunma duyusuna benzer nitelikteki ve nicelikteki bir yapıya özellikle birim alandaki reseptör sayısı açısından ulaşılamamıştır. Bu tezin en önemli özelliği ve literatür ile çalışma sahasına en büyük katkısı; santimetrekaredeki algılama hücresi (reseptör) adetinin milyon mertebesine arttırabilecek bir tasarımı (WO 2014011126 A1) kullanıyor olmasıdır. Bu katkının devamı olarak ikinci bir müstesna özellik ise, milyonlar âdetince reseptörden gelen verinin toplanması ve işlenmesi için kolay uygulanabilir bir metot geliştirilmesidir. Bu tezde, tez danışmanı Dr. Utku Büyükşahin'in 'Cihaz Ve Robotlara Çok Noktalı, Yüksek Hassasiyetli Dokunma Hissi Sağlayan Modül' (WO 2014011126 A1) isimli patentinin ana fikri temel olarak kullanılmıştır. Bu temel kullanılarak tasarlanıp üretilen bir prototip dokunma hissi algılayıcısı üzerinde tasarım araştırmaları, analizler, geliştirmeler, imalat ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Yapılan tez çalışması ile amaçlanan ve bu çalışmayı patent çalışmasından farklı kılan en önemli katkı, bahsi geçen patent tasarımı kullanılarak üretilecek bir dokunma hissi algılayıcısında, kullanılacak malzemelerin özellikleri ile ölçüm arasındaki ilişkinin kurulması ve istenilen ölçüm niteliğini sağlamak için en uygun malzeme özelliğinin belirlenmesinin sağlanmasıdır. Dokunma hissi algılayıcıları, yer değiştirme (deplasman), kuvvet, basınç, girinti, ağırlık, sıcaklık, titreşim, temas geometrisi gibi çeşitli mekanik özelliklerden birinin veya birkaçının ölçümünü yapmakta ve otomasyon, robotik, medikal ve uzay teknolojileri alanlarında kullanılmaktadırlar. İnsanlarda dokunma duyusu çok hassas ve gelişmiş olmasına rağmen günümüz teknolojisinde dokunma algılayıcıları bazı bakımlardan (özellikle geometrik çözünürlük) iptidai ve duyarsızdırlar. Bu tez kapasımda gerçekleştirilen çalışmada, temas/ölçüm yüzeyinde, dış uyarıya bağlı olarak oluşan yer değiştirme (batma miktarı) ve kuvvet ölçümü yapılmıştır. Tez çalışmasında kullanılan tasarım, temelde, ölçüm yüzeyindeki temasa bağlı deformasyonun yansıyan ışık yoğunluğunu değiştirmesini ölçmektedir. Bu çalışmada hem geometrik çözünürlük hem de yapısal olarak insan parmak ucu hedef alınmıştır. İnsan parmak ucu dokusuna benzer, elastik ve şeffaf bir yapı, silikon malzeme kullanılarak elde edilmiştir. Silikon ped insanlardaki sinir sisteminin iletime benzer bir şekilde ışık taşıyan fiber kablolar ile donatılarak yüksek çözünürlüklü ve hassas bir dokunma algılayıcısına dönüştürülmüştür. Silikon ped üzerinde yapılan deneysel ve teorik çalışmalar neticesinde üretilen sistem için en uygun bir matematiksel model seçilmiştir. Bu modelin girişi fiber optik kablolar ile taşınan temas yüzeyinden yansıyan ışık ışınlarının yoğunluk/parlaklık miktarı, çıkışı ise ölçüm yüzeyindeki yer değiştirme ve kuvvet haritasıdır. Bu çalışmanın amacı insan parmak ucu hassasiyetinde ve daha fazlasında ölçüm yapabilecek bir teknoloji kullanan bir prototipi gerçekleştirmek ve geliştirmek, bu teknolojiyi bilimsel yöntemlerle irdelemek ve tanımlamaktır.
Optik temelli dokunmatik bir prototip algılayıcının gerçekleştirilmesi ve geliştirilmesi
Bilimin ve bunun pratikteki yansıması olan teknolojinin ilerlemesi ve hayata dair unsurlara her alandaki etkisinin artması ile birlikte "akıllı makineler" kavram ve terminolojisinin ortaya çıktığı gözlenmektedir. Günlük hayatta kullanılan ve bizlere yardımcı olması amacıyla üretilen cihaz ve sistemler, teknolojik ilerleme ile paralel olarak gelişmektedirler. Bu gelişmelerin ortak paydaşları olarak yazılım, elektronik ve mekanik disiplinleri yadsınamaz ana faktörler olarak önem arz etmektedirler. Bahsi geçen bu disiplinlerin birlikteliğinin oluşturduğu "Mekatronik sistemler" çalışılması ve değer verilmesi gereken ana bir çatı olarak ortaya çıkmaktadır. Mekatronik sistemlerde sensör teknolojisi öne çıkan konulardan biridir. Bu açıklamaya iyi bir örnek olan ve son zamanlarda üzerinde ciddi çalışmalar yapılan konu başlılarından biri de dokunma ve dokunmayı algılama teknolojisidir. Dokunma insan 5 duyusundan biri olan dokuma/temasın algılanması, ölçülmesi ve değerlendirilmesi olarak tanımlanabilir. Dokunma hissi teknolojisinin örnek aldığı insan parmak ucunda 1 santimetrekarede 241 adet algılayıcı (reseptör) olduğu kabul edilmektedir. Bu durum insana, parmak ucunda 1 mm çözünürlükte ve 1.4 milisaniye hızında ölçüm yapabilme yetisi kazandırmaktadır. Günümüzdeki uygulamalarda dokunmayı algılama, insan derisinde gerçekleştiği gibi belirli bir alandaki teması, kuvveti ve basıncı ölçmek ve değerlendirmek olarak tanımlanabilir. Dokunma algılayıcısı aslında bir arada ve birlikte çalışan bir grup algılayıcı hücre/birimden (reseptörlerden) oluşmaktadır. Son zamanlarda bu tip xviii algılayıcılar üzerindeki çalışmalar artmakla beraber, halen, bir insandaki dokunma duyusuna benzer nitelikteki ve nicelikteki bir yapıya özellikle birim alandaki reseptör sayısı açısından ulaşılamamıştır. Bu tezin en önemli özelliği ve literatür ile çalışma sahasına en büyük katkısı; santimetrekaredeki algılama hücresi (reseptör) adetinin milyon mertebesine arttırabilecek bir tasarımı (WO 2014011126 A1) kullanıyor olmasıdır. Bu katkının devamı olarak ikinci bir müstesna özellik ise, milyonlar âdetince reseptörden gelen verinin toplanması ve işlenmesi için kolay uygulanabilir bir metot geliştirilmesidir. Bu tezde, tez danışmanı Dr. Utku Büyükşahin'in 'Cihaz Ve Robotlara Çok Noktalı, Yüksek Hassasiyetli Dokunma Hissi Sağlayan Modül' (WO 2014011126 A1) isimli patentinin ana fikri temel olarak kullanılmıştır. Bu temel kullanılarak tasarlanıp üretilen bir prototip dokunma hissi algılayıcısı üzerinde tasarım araştırmaları, analizler, geliştirmeler, imalat ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Yapılan tez çalışması ile amaçlanan ve bu çalışmayı patent çalışmasından farklı kılan en önemli katkı, bahsi geçen patent tasarımı kullanılarak üretilecek bir dokunma hissi algılayıcısında, kullanılacak malzemelerin özellikleri ile ölçüm arasındaki ilişkinin kurulması ve istenilen ölçüm niteliğini sağlamak için en uygun malzeme özelliğinin belirlenmesinin sağlanmasıdır. Dokunma hissi algılayıcıları, yer değiştirme (deplasman), kuvvet, basınç, girinti, ağırlık, sıcaklık, titreşim, temas geometrisi gibi çeşitli mekanik özelliklerden birinin veya birkaçının ölçümünü yapmakta ve otomasyon, robotik, medikal ve uzay teknolojileri alanlarında kullanılmaktadırlar. İnsanlarda dokunma duyusu çok hassas ve gelişmiş olmasına rağmen günümüz teknolojisinde dokunma algılayıcıları bazı bakımlardan (özellikle geometrik çözünürlük) iptidai ve duyarsızdırlar. Bu tez kapasımda gerçekleştirilen çalışmada, temas/ölçüm yüzeyinde, dış uyarıya bağlı olarak oluşan yer değiştirme (batma miktarı) ve kuvvet ölçümü yapılmıştır. Tez çalışmasında kullanılan tasarım, temelde, ölçüm yüzeyindeki temasa bağlı deformasyonun yansıyan ışık yoğunluğunu değiştirmesini ölçmektedir. Bu çalışmada hem geometrik çözünürlük hem de yapısal olarak insan parmak ucu hedef alınmıştır. İnsan parmak ucu dokusuna benzer, elastik ve şeffaf bir yapı, silikon malzeme kullanılarak elde edilmiştir. Silikon ped insanlardaki sinir sisteminin iletime benzer bir şekilde ışık taşıyan fiber kablolar ile donatılarak yüksek çözünürlüklü ve hassas bir dokunma algılayıcısına dönüştürülmüştür. Silikon ped üzerinde yapılan deneysel ve teorik çalışmalar neticesinde üretilen sistem için en uygun bir matematiksel model seçilmiştir. Bu modelin girişi fiber optik kablolar ile taşınan temas yüzeyinden yansıyan ışık ışınlarının yoğunluk/parlaklık miktarı, çıkışı ise ölçüm yüzeyindeki yer değiştirme ve kuvvet haritasıdır. Bu çalışmanın amacı insan parmak ucu hassasiyetinde ve daha fazlasında ölçüm yapabilecek bir teknoloji kullanan bir prototipi gerçekleştirmek ve geliştirmek, bu teknolojiyi bilimsel yöntemlerle irdelemek ve tanımlamaktır.
Optik temelli dokunmatik bir prototip algılayıcının gerçekleştirilmesi ve geliştirilmesi
Bilimin ve bunun pratikteki yansıması olan teknolojinin ilerlemesi ve hayata dair unsurlara her alandaki etkisinin artması ile birlikte "akıllı makineler" kavram ve terminolojisinin ortaya çıktığı gözlenmektedir. Günlük hayatta kullanılan ve bizlere yardımcı olması amacıyla üretilen cihaz ve sistemler, teknolojik ilerleme ile paralel olarak gelişmektedirler. Bu gelişmelerin ortak paydaşları olarak yazılım, elektronik ve mekanik disiplinleri yadsınamaz ana faktörler olarak önem arz etmektedirler. Bahsi geçen bu disiplinlerin birlikteliğinin oluşturduğu "Mekatronik sistemler" çalışılması ve değer verilmesi gereken ana bir çatı olarak ortaya çıkmaktadır. Mekatronik sistemlerde sensör teknolojisi öne çıkan konulardan biridir. Bu açıklamaya iyi bir örnek olan ve son zamanlarda üzerinde ciddi çalışmalar yapılan konu başlılarından biri de dokunma ve dokunmayı algılama teknolojisidir. Dokunma insan 5 duyusundan biri olan dokuma/temasın algılanması, ölçülmesi ve değerlendirilmesi olarak tanımlanabilir. Dokunma hissi teknolojisinin örnek aldığı insan parmak ucunda 1 santimetrekarede 241 adet algılayıcı (reseptör) olduğu kabul edilmektedir. Bu durum insana, parmak ucunda 1 mm çözünürlükte ve 1.4 milisaniye hızında ölçüm yapabilme yetisi kazandırmaktadır. Günümüzdeki uygulamalarda dokunmayı algılama, insan derisinde gerçekleştiği gibi belirli bir alandaki teması, kuvveti ve basıncı ölçmek ve değerlendirmek olarak tanımlanabilir. Dokunma algılayıcısı aslında bir arada ve birlikte çalışan bir grup algılayıcı hücre/birimden (reseptörlerden) oluşmaktadır. Son zamanlarda bu tip xviii algılayıcılar üzerindeki çalışmalar artmakla beraber, halen, bir insandaki dokunma duyusuna benzer nitelikteki ve nicelikteki bir yapıya özellikle birim alandaki reseptör sayısı açısından ulaşılamamıştır. Bu tezin en önemli özelliği ve literatür ile çalışma sahasına en büyük katkısı; santimetrekaredeki algılama hücresi (reseptör) adetinin milyon mertebesine arttırabilecek bir tasarımı (WO 2014011126 A1) kullanıyor olmasıdır. Bu katkının devamı olarak ikinci bir müstesna özellik ise, milyonlar âdetince reseptörden gelen verinin toplanması ve işlenmesi için kolay uygulanabilir bir metot geliştirilmesidir. Bu tezde, tez danışmanı Dr. Utku Büyükşahin'in 'Cihaz Ve Robotlara Çok Noktalı, Yüksek Hassasiyetli Dokunma Hissi Sağlayan Modül' (WO 2014011126 A1) isimli patentinin ana fikri temel olarak kullanılmıştır. Bu temel kullanılarak tasarlanıp üretilen bir prototip dokunma hissi algılayıcısı üzerinde tasarım araştırmaları, analizler, geliştirmeler, imalat ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Yapılan tez çalışması ile amaçlanan ve bu çalışmayı patent çalışmasından farklı kılan en önemli katkı, bahsi geçen patent tasarımı kullanılarak üretilecek bir dokunma hissi algılayıcısında, kullanılacak malzemelerin özellikleri ile ölçüm arasındaki ilişkinin kurulması ve istenilen ölçüm niteliğini sağlamak için en uygun malzeme özelliğinin belirlenmesinin sağlanmasıdır. Dokunma hissi algılayıcıları, yer değiştirme (deplasman), kuvvet, basınç, girinti, ağırlık, sıcaklık, titreşim, temas geometrisi gibi çeşitli mekanik özelliklerden birinin veya birkaçının ölçümünü yapmakta ve otomasyon, robotik, medikal ve uzay teknolojileri alanlarında kullanılmaktadırlar. İnsanlarda dokunma duyusu çok hassas ve gelişmiş olmasına rağmen günümüz teknolojisinde dokunma algılayıcıları bazı bakımlardan (özellikle geometrik çözünürlük) iptidai ve duyarsızdırlar. Bu tez kapasımda gerçekleştirilen çalışmada, temas/ölçüm yüzeyinde, dış uyarıya bağlı olarak oluşan yer değiştirme (batma miktarı) ve kuvvet ölçümü yapılmıştır. Tez çalışmasında kullanılan tasarım, temelde, ölçüm yüzeyindeki temasa bağlı deformasyonun yansıyan ışık yoğunluğunu değiştirmesini ölçmektedir. Bu çalışmada hem geometrik çözünürlük hem de yapısal olarak insan parmak ucu hedef alınmıştır. İnsan parmak ucu dokusuna benzer, elastik ve şeffaf bir yapı, silikon malzeme kullanılarak elde edilmiştir. Silikon ped insanlardaki sinir sisteminin iletime benzer bir şekilde ışık taşıyan fiber kablolar ile donatılarak yüksek çözünürlüklü ve hassas bir dokunma algılayıcısına dönüştürülmüştür. Silikon ped üzerinde yapılan deneysel ve teorik çalışmalar neticesinde üretilen sistem için en uygun bir matematiksel model seçilmiştir. Bu modelin girişi fiber optik kablolar ile taşınan temas yüzeyinden yansıyan ışık ışınlarının yoğunluk/parlaklık miktarı, çıkışı ise ölçüm yüzeyindeki yer değiştirme ve kuvvet haritasıdır. Bu çalışmanın amacı insan parmak ucu hassasiyetinde ve daha fazlasında ölçüm yapabilecek bir teknoloji kullanan bir prototipi gerçekleştirmek ve geliştirmek, bu teknolojiyi bilimsel yöntemlerle irdelemek ve tanımlamaktır.
Hafif raylı bir taşıtın taşıyıcı bojisinin titreşim analizi
15 milyonu aşkın dinamik nüfusuyla dünyanın sayılı megakentlerinden biri olan İstanbul' un en önemli problemlerinden birisi, ulaşım sorunudur. Bu ulaşım sorununda en temel etken; insanların günlük hayatta toplu taşıma vasıtalarını aktif bir şekilde kullanmamalarıdır. Bunun da temelinde, toplu taşıma imkanlarının nüfusa oranla yeterli bir seviyede olmaması gelmektedir. Toplu taşıma vasıtalarından biri olan raylı sistemler; yolcularına emniyetli, konforlu, hızlı, çevreci bir hizmet sunmaktadır. Bu sistemler aynı zamanda; ekseriyetle şehiriçi trafiğinden bağımsız bir hatta sahip olması sebebiyle, diğer toplu taşıma vasıtalarına kıyasla önemi giderek artmaktadır. Raylı sistemler; hergeçen gün yeni özel taşıtların trafiğe çıktığı İstanbul'un toplu taşıma probleminin çözülmesinde kritik öneme sahiptir. Şehiriçi raylı ulaşımın geliştirilmesi; trafik probleminin azaltılmasındaki ciddi katkılarıyla beraber, kendine özgü bir takım problemleri de beraberinde getirmektedir. Raylı sistemin en çok göze çarpan problemi titreşimdir. Bu problemin çözümünde gerekli önlemlerin alınamaması durumunda; hem yolcu konforuna hem de çevreye ciddi etkilerinin olması kaçınılmaz bir neticedir. Bu tez konusu kapsamında; endüstriyel ve mühendislik tasarımı İstanbul Ulaşım A.Ş. tarafından yapılan yerli İstanbul tramvay'ının taşıyıcı bojisinin titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen analizler; deneysel modal analiz (DMA), sonlu elemanlar analizi (FEA) ve burulma rijitliği analizidir. Deneysel modal analizde (DMA); serbest-serbest sınır şartını elde etmek için, iki adet farklı deneysel şartlar uygulanmıştır. Birinci modal testte; boji şasisi, yay ve halat vasıtasıyla kren kancasına asılarak ölçümler yapılmıştır. İkinicisinde ise; boji şasisi zemin üzerinde bulunan iki adet kauçuk eleman üzerinde konumlandırılarak ölçümler yapılmıştır. Bu iki testin sonuçlarının kıyaslanmasıyla; bu iki yöntemden hangisinin sonlu elemanlar analizinin sonuçlarına yakınsadığı tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar (FEM) analizinde; bojinin 3D katı modeli Catia programında oluşturularak, Hypermesh programı vasıtasıyla sonlu eleman ağ (mesh) modeli çıkarılmıştır. Elde edilen bu sonlu eleman ağ (mesh) modeli, Radioss programında çözdürülerek bojinin titreşim karakteristikleri elde edilmiştir. Çözümlenen veriler (mod şekli, mod frekansı ve sönüm değerleri), Hyperview programı ile grafiksel olarak gösterilmiştir. Burulma rijitliği analizinde; boji şasisinin Hypermesh programı vasıtasıyla elde edilen sonlu eleman ağ modeli üzerinde üç farklı yükleme durumları uygulandı. Bunlardan birincisi, boji şasisi yapısal tasarım standardının zorunlu kıldığı hattaki burulma durumunda boji şasisinin yapısal mukavemetinin garanti edilmesi durumu, diğerleri ise otomotiv şasilerinde tercih edilen sınır şartları kullanılarak boji şasisindeki burulma rijitliğinin tespit edilmesi durumudur. Bu tezin sonuç kısmında; öncelikle, bu analizlerden elde edilen sonuçlar vasıtasıyla tasarım aşamasındaki boji prototipinin deneysel verileri; sonlu eleman modelinin verileriyle kıyaslanarak optimum boji modeline ulaşılması hedeflenmiştir. İkinci olarak, bu tezde irdelenen boji ile literatürde yeralan diğer bojilerin titreşim karakteristikleri mukayese edilerek, yeni geliştirilen bojinin, mevcut bojilere göre önemli yönleri belirtilmiştir.
Hafif raylı bir taşıtın taşıyıcı bojisinin titreşim analizi
15 milyonu aşkın dinamik nüfusuyla dünyanın sayılı megakentlerinden biri olan İstanbul' un en önemli problemlerinden birisi, ulaşım sorunudur. Bu ulaşım sorununda en temel etken; insanların günlük hayatta toplu taşıma vasıtalarını aktif bir şekilde kullanmamalarıdır. Bunun da temelinde, toplu taşıma imkanlarının nüfusa oranla yeterli bir seviyede olmaması gelmektedir. Toplu taşıma vasıtalarından biri olan raylı sistemler; yolcularına emniyetli, konforlu, hızlı, çevreci bir hizmet sunmaktadır. Bu sistemler aynı zamanda; ekseriyetle şehiriçi trafiğinden bağımsız bir hatta sahip olması sebebiyle, diğer toplu taşıma vasıtalarına kıyasla önemi giderek artmaktadır. Raylı sistemler; hergeçen gün yeni özel taşıtların trafiğe çıktığı İstanbul'un toplu taşıma probleminin çözülmesinde kritik öneme sahiptir. Şehiriçi raylı ulaşımın geliştirilmesi; trafik probleminin azaltılmasındaki ciddi katkılarıyla beraber, kendine özgü bir takım problemleri de beraberinde getirmektedir. Raylı sistemin en çok göze çarpan problemi titreşimdir. Bu problemin çözümünde gerekli önlemlerin alınamaması durumunda; hem yolcu konforuna hem de çevreye ciddi etkilerinin olması kaçınılmaz bir neticedir. Bu tez konusu kapsamında; endüstriyel ve mühendislik tasarımı İstanbul Ulaşım A.Ş. tarafından yapılan yerli İstanbul tramvay'ının taşıyıcı bojisinin titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen analizler; deneysel modal analiz (DMA), sonlu elemanlar analizi (FEA) ve burulma rijitliği analizidir. Deneysel modal analizde (DMA); serbest-serbest sınır şartını elde etmek için, iki adet farklı deneysel şartlar uygulanmıştır. Birinci modal testte; boji şasisi, yay ve halat vasıtasıyla kren kancasına asılarak ölçümler yapılmıştır. İkinicisinde ise; boji şasisi zemin üzerinde bulunan iki adet kauçuk eleman üzerinde konumlandırılarak ölçümler yapılmıştır. Bu iki testin sonuçlarının kıyaslanmasıyla; bu iki yöntemden hangisinin sonlu elemanlar analizinin sonuçlarına yakınsadığı tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar (FEM) analizinde; bojinin 3D katı modeli Catia programında oluşturularak, Hypermesh programı vasıtasıyla sonlu eleman ağ (mesh) modeli çıkarılmıştır. Elde edilen bu sonlu eleman ağ (mesh) modeli, Radioss programında çözdürülerek bojinin titreşim karakteristikleri elde edilmiştir. Çözümlenen veriler (mod şekli, mod frekansı ve sönüm değerleri), Hyperview programı ile grafiksel olarak gösterilmiştir. Burulma rijitliği analizinde; boji şasisinin Hypermesh programı vasıtasıyla elde edilen sonlu eleman ağ modeli üzerinde üç farklı yükleme durumları uygulandı. Bunlardan birincisi, boji şasisi yapısal tasarım standardının zorunlu kıldığı hattaki burulma durumunda boji şasisinin yapısal mukavemetinin garanti edilmesi durumu, diğerleri ise otomotiv şasilerinde tercih edilen sınır şartları kullanılarak boji şasisindeki burulma rijitliğinin tespit edilmesi durumudur. Bu tezin sonuç kısmında; öncelikle, bu analizlerden elde edilen sonuçlar vasıtasıyla tasarım aşamasındaki boji prototipinin deneysel verileri; sonlu eleman modelinin verileriyle kıyaslanarak optimum boji modeline ulaşılması hedeflenmiştir. İkinci olarak, bu tezde irdelenen boji ile literatürde yeralan diğer bojilerin titreşim karakteristikleri mukayese edilerek, yeni geliştirilen bojinin, mevcut bojilere göre önemli yönleri belirtilmiştir.
Hafif raylı bir taşıtın taşıyıcı bojisinin titreşim analizi
15 milyonu aşkın dinamik nüfusuyla dünyanın sayılı megakentlerinden biri olan İstanbul' un en önemli problemlerinden birisi, ulaşım sorunudur. Bu ulaşım sorununda en temel etken; insanların günlük hayatta toplu taşıma vasıtalarını aktif bir şekilde kullanmamalarıdır. Bunun da temelinde, toplu taşıma imkanlarının nüfusa oranla yeterli bir seviyede olmaması gelmektedir. Toplu taşıma vasıtalarından biri olan raylı sistemler; yolcularına emniyetli, konforlu, hızlı, çevreci bir hizmet sunmaktadır. Bu sistemler aynı zamanda; ekseriyetle şehiriçi trafiğinden bağımsız bir hatta sahip olması sebebiyle, diğer toplu taşıma vasıtalarına kıyasla önemi giderek artmaktadır. Raylı sistemler; hergeçen gün yeni özel taşıtların trafiğe çıktığı İstanbul'un toplu taşıma probleminin çözülmesinde kritik öneme sahiptir. Şehiriçi raylı ulaşımın geliştirilmesi; trafik probleminin azaltılmasındaki ciddi katkılarıyla beraber, kendine özgü bir takım problemleri de beraberinde getirmektedir. Raylı sistemin en çok göze çarpan problemi titreşimdir. Bu problemin çözümünde gerekli önlemlerin alınamaması durumunda; hem yolcu konforuna hem de çevreye ciddi etkilerinin olması kaçınılmaz bir neticedir. Bu tez konusu kapsamında; endüstriyel ve mühendislik tasarımı İstanbul Ulaşım A.Ş. tarafından yapılan yerli İstanbul tramvay'ının taşıyıcı bojisinin titreşim analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen analizler; deneysel modal analiz (DMA), sonlu elemanlar analizi (FEA) ve burulma rijitliği analizidir. Deneysel modal analizde (DMA); serbest-serbest sınır şartını elde etmek için, iki adet farklı deneysel şartlar uygulanmıştır. Birinci modal testte; boji şasisi, yay ve halat vasıtasıyla kren kancasına asılarak ölçümler yapılmıştır. İkinicisinde ise; boji şasisi zemin üzerinde bulunan iki adet kauçuk eleman üzerinde konumlandırılarak ölçümler yapılmıştır. Bu iki testin sonuçlarının kıyaslanmasıyla; bu iki yöntemden hangisinin sonlu elemanlar analizinin sonuçlarına yakınsadığı tespit edilmiştir. Sonlu elemanlar (FEM) analizinde; bojinin 3D katı modeli Catia programında oluşturularak, Hypermesh programı vasıtasıyla sonlu eleman ağ (mesh) modeli çıkarılmıştır. Elde edilen bu sonlu eleman ağ (mesh) modeli, Radioss programında çözdürülerek bojinin titreşim karakteristikleri elde edilmiştir. Çözümlenen veriler (mod şekli, mod frekansı ve sönüm değerleri), Hyperview programı ile grafiksel olarak gösterilmiştir. Burulma rijitliği analizinde; boji şasisinin Hypermesh programı vasıtasıyla elde edilen sonlu eleman ağ modeli üzerinde üç farklı yükleme durumları uygulandı. Bunlardan birincisi, boji şasisi yapısal tasarım standardının zorunlu kıldığı hattaki burulma durumunda boji şasisinin yapısal mukavemetinin garanti edilmesi durumu, diğerleri ise otomotiv şasilerinde tercih edilen sınır şartları kullanılarak boji şasisindeki burulma rijitliğinin tespit edilmesi durumudur. Bu tezin sonuç kısmında; öncelikle, bu analizlerden elde edilen sonuçlar vasıtasıyla tasarım aşamasındaki boji prototipinin deneysel verileri; sonlu eleman modelinin verileriyle kıyaslanarak optimum boji modeline ulaşılması hedeflenmiştir. İkinci olarak, bu tezde irdelenen boji ile literatürde yeralan diğer bojilerin titreşim karakteristikleri mukayese edilerek, yeni geliştirilen bojinin, mevcut bojilere göre önemli yönleri belirtilmiştir.
Elektrikli araçlarda kullanılan batarya paketinin termal modeli ve analizi
Elektrikli araç sayılarının hızla arttığı günümüzde yapılan bilimsel çalışmalar da, aynı oranda bir ivme kazanmıştır. Elektrikli araç teknolojisinin yaygınlaşması adına en kritik alt sistemlerden biri olan batarya paketinin doğru analiz edilmesi, sürüş performansından menzile kadar kullanıcıyı doğrudan ilgilendiren önemli performans ölçütlerine etki etmektedir. Tez çalışması kapsamında, elektrikli aracın batarya paketinde kullanılacak lityum iyon pil hücresinin elektriksel ve termal matematik modelleri Matlab&Simulink programında oluşturulmuştur. Simülasyon çıktıları yapılan test değerleri ve Ansys programında yapılan termal analizler ile doğrulanmıştır. Oluşturulan pil modeliyle, Tesla Model S aracına ait batarya paketinin benzeri Matlab&Simulink ortamda modellenmiştir. Oluşturulan batarya paketi termal olarak Ansys programında yapılan analizler ile doğrulanmış ve elektriksel çıktıları araca ait katalog değerleriyle karşılaştırılmıştır. Araç üzerinde simülasyonlarının yapılabilmesi için, araca ait elektrik motoru ve taşıt dinamiği modelleriyle sürücü, yol şartları ve çevre şartları modelleri oluşturulmuştur. Sürüş performansını standart değerler ile karşılaştırma adına, standart sürüş çevrimlerinden NEDC tercih edilmiştir. Yol şartları ve çevre şartları modellerinde, İstanbul ve Erzurum illerinde belirlenen güzergahlar ve her bir şehre ait mevsimsel sıcaklık değerleri altında günlük, bir yıllık ve sekiz yıllık süre zarfında simülasyonları yapılmıştır. Bataryanın elektriksel performansı, termal performansı ve yaşlanma faktörü gibi değerler, grafik haline getirilerek tartışılmaya hazır hale getirilmiştir.
İnsan iskeleti için kullanılan implant ve protezlere gelen yüklerin hesaplanması için bir yöntemin geliştirilmesi
Bu çalışmadaki amaç; bireye uygulanacak diz dezartikülasyon protezine gelen kuvvetlerin belirlenmesine yönelik kişinin yaşam koşullarına uyan ve sürdürülebilir bir protezin imalatına olanak sağlayacak alternatif bir hesaplama yöntemini geliştirmektir. Kişinin hayatını daha konforlu devam ettirebilmesi ve yükün daha uygun koşullarla taşınabilmesi adına kişiselleştirilmiş protezin elde edilmesinin sağlanacağı düşünülmüştür. Bu düşünce ile vücuda takılacak protezde, proteze gelen yüklerin, momentlerin hesaplanması ve analizi için kısıtlı bir yöntem geliştirilmiştir. Bu tasarım ve analiz sonuçlarını karşılaştırmalı olarak doğrulamak için MATLAB, Solidworks ve ANSYS Workbench programları kullanılmıştır. MATLAB programında, -60/-15 derecelik hareket sınırıyla belirlenen kişi ve protez ağırlığı parametrelerine bağlı olarak kinematik denklemlerin çözümü elde edilmiştir. Solidworks programında protezli bacağın modeli kurularak -60/0 derecelik hareket sınırı dâhilinde doğrusal ve açısal konum-hız-ivme analizleri elde edilmiştir. ANSYS Workbench programı üzerinden modellenen, protezli bacağın malzeme özellikleri genel probleme dâhil edilerek maksimum kuvvet pozisyonunda statik analiz sonuçları elde edilmiştir. Belirtilen üç programın kullanılmasıyla elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında, sonuçlar arasında benzerlik gösterdiği anlaşılmıştır. Bu tip protezlerde kinematiğin yanında anatomik özellikler de dikkate alınarak analiz yapılması dolayısıyla mühendis-doktor iş birliği gerekliliği ortaya çıkmıştır.