Search

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014, Çok küçük ölçekli düzenek ve sistemlerin malzemeleri buharlaştırarak biriktirme yolu ile üretilebileceği fikrini ilk olarak 1959 yılında ünlü fizikçi Richard Feynman ileri sürmüştür [1]. Bu anlamda, Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS) küçük ölçekli elektro-mekanik düzeneklerin ve sistemlerin incelendiği bir bilim dalı olarak sonradan Feynman’ın öngördüğü vizyonu doğrular biçimde ortaya çıkmış ve gelişmiştir. Mikro ve nano sistemlerin bu kadar çok ilgi toplamalarının nedenleri arasında makro boyuttaki mekanik sistemlerin mikro ve nano boyutta küçültülerek üretilmesinde hacimsel kuvvetlerin (ağırlık/atalet) önemini yitirmelerinden ötürü mekanik bakımdan çok hızlı sistemlerin gerçekleştirilebilmesi, yüksek ivmeli hareketlerin mümkün olması, daha az yer kaplamaları, enerji tasarrufu sağlamaları, seri üretimlerinin mümkün olması gibi pek çok faydayı gösterebiliriz [2]. Belirtilen bu nedenlerden dolayı, nano ve mikro mekanik sistemlerin günümüzde mürekkepli yazıcılar, hava yastıkları, ışınımölçerler, basınçölçerler, mesafeölçerler, nano ve mikro filtreler, ve rezonatörler gibi pek çok alanda uygulamaları bulunmaktadır. Çok sayıda araştırma grubunun üzerinde çalıştığı önemli konulardan birisi de kavramsal ve uygulamalı mekanik titreşim ve rezonanstır, ve bu çabalar pek çok yeni mekanik ve elektronik cihaz üretimine yolaçmıştır. Bu alandaki çalışmalar, mikro ve nano ölçekteki Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler/Nano-Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS/NEMS)’in mümkün olması ile makro boyuttaki titreşimlerden, bu minyatür boyutlu yapıların titreşimlerinin incelenmesine doğru kaymaya başlamıştır [3-16]. Makro-boyutlu yapıların mikro/nano-boyutlara küçültülerek üretilmesi, Literatür Özeti’nde de bahsedildiği üzere daha küçük ebatlarda ve birbirine daha yakın mesafelerde yapılar kullanılacağından, hareket ve enerji transferi esnasında gerçekleşecek kayıpların çok daha küçük olmasına ve dolayısıyla da MRA’nın minyatür ebatlarda kullanımının çok daha etkin ve işlevsel bir biçimde gerçekleştirilebilmesine olanak sağlayacaktır. Bu çalışma ile mikro/nano-boyutlu ankastre kirişlerde MRA kullanılarak çok düşük frekanslardan çok yüksek frekanslara kadar geniş bir bant aralığında rezone edilebilen mikro/nano-kirişler üzerinden temassız ve yüksek hızlı hareket ve mekanik enerji transferinin gerçekleştirilmesi çalışılmıştır. Bu tezde, mikro/nano-boyutlu iki ucu sabitlenmiş (ankastre, cantilever) kirişler üzerinde Mekanik Rezonans Absorpsiyon (Mechanical Resonance Absorption, MRA)’u kullanarak titreşim hareketi ve enerjisinin yüksek verimlerde temassız (non-contact) olarak transferi üzerinde durulmuştur. Aslında, MRA-temelli hareket ve enerji transferi makro-boyutlu yapılarda da hâlihazırda gerçekleştirilmekte olup, büyük ebat ve mesafeler kullanılmasından dolayı düşük etkinlikte performans gözlenmektedir, bu nedenle mühendislik uygulamalarında kullanımı çoğunlukla tercih edilmemektedir. Diğer yandan, MRA, mikro/nano-boyutlu yapılarda kullanılması halinde, hacimsel kuvvetlerin gözardı edilebilecek seviyelere düşmesinden dolayı yüksek hız ve yüksek tahrik ivmelerine dayanım, daha az yer kaplama, daha az enerji tüketimi, seri üretim halinde çok ucuz ve çok daha yüksek performanslarda hareket ve enerji transferi sağlayan cihazların gerçeklenmesine yolaçacaktır. Bu çalışmada, spesifik olarak nano-boyutlu ankastre bir kirişin rezonans frekansında zorlanmış salınımı (titreştirilmesi) ile ortaya çıkan hareket ve mekanik enerjinin yakınındaki eşdeğer bir başka ankastre kiriş tarafından Mekanik Rezonans Absorpsiyonu (Mechanical Resonance Absorption, MRA) ve bu sayede transferini sağlamak, mekanik absorpsiyon ile hareket ve enerjinin düzlem-içi (in-plane) ve düzlem-dışı (out-of-plane) doğrultularda iletim performansını gözlemleme ve ölçme suretiyle karakterize etmek, bu transferin maksimum seviyede gerçekleştirilebilmesi için gerekli optimum mesafe ve boyutları belirlemek, ve sözkonusu hareket ve enerji transferinin kontrolünü gerçekleştirebilmek için muhtemel müdahale biçimlerini belirlemek hedeflenmiştir. Tez kapsamında ankastre kirişlerin birbirlerine göre mesafeleri, ve boyutları dolayısıyla rezonans frekansları da değiştirilerek mesafe ve kiriş geometrilerinin performans üzerindeki etkileri çalışılmış ve optimum enerji transferi için en uygun kesit geometrileri ve kirişler arası mesafeler belirlenmiştir. Büyük oranda düzlem-içi hareket aktarımı çalışılması ile birlikte, düzlem-dışı aktarıma dair en temel anlamda enerji transferi de incelenmiştir. İlk olarak FEA tabanlı analiz programlarında simülasyon yoluyla kirişlerin doğal frekansları ve çalışma parametreleri belirlenmiştir. Farklı kiriş geometrisi ve konumlama mesafeleri için FEA analizleri tekrarlanarak bu parametrelerin hareket ve enerji transferi üzerindeki etkileri nümerik olarak tespit edilmiştir. Bu çalışma ile üzerinde herhangi bir tahrik elemanı yeralmadan tahrik edilmek istenen sistemler, fiziksel temas olmadan (non-contact), hava molekülleri üzerinden hareket ve enerji transferi sağlanarak tahrik edilebilecektir. Böylelikle sistemler üzerinde temaslı tahrikle ilgili problemler ortadan kaldırılmış, üretimlerinde ve karakterizasyon testlerinde büyük kolaylıklar sağlayacağı düşünülmektedir. Tezin birinci bölümünde, çalışmanın amacı, kapsamı ve çözüm aşamaları hakkında kısaca bilgiler verilerek, Literatür Çalışması başlığı altında tez konusu ile ilişkili olan Mikro-Elektro-Mekanik Sistemler (MEMS), mikro ve nano boyutta titreşim, yüzey akustik dalgalar (Surface Acoustic Wave, SAW), hareket ve enerji transferi ve Mekanik Rezonans Absorpsiyonu (Mechanical Resonance Absorption, MRA) konularına dair yapılan çalışmalara değinilmiştir. İkinci bölümde, ilk olarak Euler Bernoulli, Rayleigh ve Timoshenko Kiriş Teorileri’nin genel formları hakkında bilgi verilmiştir. Ardından tek ve çok serbestlik dereceli sistemler için titreşim eşitlikleri anlatılarak kirişlerde eğilme titreşiminin ve doğal frekans değerlerinin analitik hesaplanması için gerekli formülasyonların elde edilişi gösterilmiş ve farklı sınır şartları için, doğal frekans değerlerinin hesaplanmasında kullanılan βnL değerleri sıralanmıştır. Üçüncü bölümde, sonlu elemanlar yönteminden kısaca bahsedilerek sonlu elemanlar analizinde kullanılan eleman tipleri hakkında kısaca bilgi verilmesinden sonra akışkan-katı etkileşimi açıklanarak akustik dalga ifadesi sunulmuştur. Ardından MRA yardımı ile ankastre kirişler arasındaki hareket ve enerji transferinin sonlu elemanlarda simule edilmesi için yaygın bir sonlu elemanlar yazılımı olan ANSYS Inc., ABD programında havanın akustik özellik göstermesi için tanımlanan akustik eleman tipleri ve bu eleman tiplerine gerekli ortam özellikleri tanımlanması için kullanılan anahtar program kodları kısaca açıklanmıştır. Bu bölümde son olarak, oluşturulan hava ortamının, sonsuz bir ortam gibi davranması ve hedef kirişin oluşturduğu akustik dalgaları sönümleyerek geri-yansımasının engellenmesi için kullanılan absorpsiyon katmanı (Perfectly Matched Layers, PML)’nın sönümleme işlemi ve akustik elemanlarda özellik olarak tanımlanması anlatılmıştır. Dördüncü bölümde, ilk olarak kirişler arasındaki hareket ve enerji transferinin incelenmesinde kullanılacak kirişlerin kesit geometrilerinin gösterimi, birbirlerine göre konumlandırılmaları, uygulanan kuvvet ve kuvvetin uygulanma doğrultusu ile tahrik edilen ve enerjinin aktarıldığı kirişlerin gösterimi gibi çalışmanın ilgili kavramı açıklanmıştır. Ardından FEA yazılımında bu etkileşimin modellenmesi malzeme değerlerinin girilmesi, hava elemanına akustik eleman tipinin tanımlanması, kirişler ve hava arasındaki akışkan-katı etkileşiminin sağlanması için kullanılması gereken program kodları açıklanmıştır. Beşinci bölümde, enerji transfer oranları, viskoz sönüm oranlarının ihmal edildiği ve dahil edildiği durumlar olmak üzere farklı kiriş mesafeleri için sayısal olarak çalışılmış ve elde edilen sonuçlar iki kısımda sunulmuştur. İlk kısımda, enerji transfer oranları kare ve dikdötrtgen şekilli olmak üzere iki farklı kesit geometrisi üzerinde, düzlem-içi ve düzlem-dışı olmak üzere iki farklı yerleşim durumunda ve farklı geometrik boyutlar için farklı mesafe değerlerinde rezonans frekansı bölgesi etrafındaki bir bantta çalışılmıştır. İkinci kısımda ise ilk kısımda elde edilen bilgiler doğrultusunda sadece düzlem-içi yerleştirilmiş dikdörtgen kesitli kirişler arasındaki mesafeye bağlı enerji transfer oranları viskoz sönüm etkisi altında incelenmiş ve elde edilen sonuçlar sunulmuştur. Tezin altıncı bölümünde ise yapılan çalışmalar sonucunda elde edilen veriler değerlendirilerek mesafe ve kiriş geometrilerinin performans üzerindeki etkileri ve optimum enerji transferi için en uygun kesit geometrileri ve kirişler arası mesafeler belirlenmiştir., The famous physicist Richard Feynman suggested the idea that very small-scale apparatus and systems produced by evaporating and collecting materials are possible first in 1959 [1]. In this sense, Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) have subsequently emerged and developed confirming the vision provided by Feynman as a science investigating small-scale electro-mechanical setup and systems. Research on micro/nano-scale structures is indeed spreading day-by-day. Since the volume force in micro/nano-scale systems is at significantly low levels compared to that in larger systems, micro/nano-systems can move mechanically faster and with high acceleration, are compact, and provide energy savings [2]. Hence, MEMS have applications in many fields such as ink printers, airbags, bolometers, pressure gauges, distance meters, micro/nano-filters and resonators. One of the major issues studied by a large number of research groups is conceptual and practical mechanical vibration and resonance. A large number of researchers have targeted miniaturized structures at micro/nano-scales, which has given rise to production of many new mechanical and electronic devices [3-16]. In this thesis, a novel technique for non-contact motion and energy transfer between micro/nano-scale doubly-clamped cantilever beams at high efficiency via Mechanical Resonance Absorption (MRA) is presented. In order to characterize quality of the transfer, resonating beam dimensions and distances, in-plane and out-of-plane transmission directions, and effect of damping by the environment are comprehensively investigated. In this study, energy interaction via MRA between two identical micro/nano cantilever beams positioned at certain distances relative to each other are examined. In addition, creating fields of application in micro/nano-scale structures, such as remote drive and selective resonance are targeted by achieving the regular relationship between energy transfer values and distance changes. Then, energy transfer is analyzed for various distances and geometries. Use of micro/nano-scale beams not only increases the efficiency of energy transfer, but also it eases fabrication, testing and characterization, particularly at oscillations with high-frequency vibrations. In the first chapter of the thesis, brief information on the aim, scope and solution steps of the study is given and previous studies associated with the thesis topic such as Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS), micro/nano-scale vibration, Surface Acoustic Wave (SAW), motion and energy transfer and Mechanical Resonance Absorption (MRA) are referred under the scope of literature study. The second chapter, first, information about the general forms of Euler Bernoulli, Rayleigh and Timoshenko Beam Theories have been introduced. Then, vibration equations have been described for single and multi-degrees of freedom systems, and derivation of analytical formulations required for the calculation of natural frequencies and bending vibrations in beams have been shown. βnL values used in the calculation of natural frequencies are listed for different boundary conditions. In the third chapter, Finite Element Method (FEM) has been mentioned briefly, and after a brief introduction about the element type used in the FEA are given, Acoustic Fluid-Structure Coupling in FEM is explained and the expression of acoustic waves is presented. Then, mechanical energy transfer between the beams via MRA is simulated. Acoustic element types are defined for the air to show acoustic properties in a commercial FEM analysis software, namely ANSYS (ANSYS Inc., USA) and necessary environment characteristics for the element types are summarized. Finally, the absorbing layer (Perfectly Matched Layers, PML) behaving as an infinite medium of modeled air environment in order to prevent back-reflection by absorbing the acoustic waves created by the target beam are described. In the fourth chapter, initially, such concepts as representation of the cross-section of the beam geometries used in the investigation of motion and energy transfer between the beams, relative positioning, the direction of the applied force, and representation of the source and target beam are studied. Then, the interaction model, material properties, acoustic element types in air, and the program codes required to define the fluid-structure interaction between air and the beams in FEA software are described. In the fifth chapter, energy transfer rates are studied numerically in various beam distances for two different cases where first, viscous damping ratio is neglected and, then considered. At first, ETR values are studied in a band about resonance frequency for two cross-section geometries as in square and rectangular shapes, at two settlement status as in-plane and out-of-plane, and with several geometrical dimensions. In the second half, ETR values depending on the distance between the beams with rectangular cross-section at in-plane alignment are examined under the influence of viscous damping, and the results are presented based on the data obtained in the first half of the chapter. In the sixth chapter, obtained data are evaluated. Then, the effects of distance and the beam geometry on the performance are investigated, and the most suitable cross-sectional geometry and distance between the beams for optimum energy transfer are determined., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2014, Bu çalışmada eğri eksenli değişken kesitli düzlemsel çubukların düzlem dışı titreşim davranışları ele alınmaktadır. Çubukların statik davranışlarını ifade eden denklemlerden hareketle dinamik davranışlarını ifade eden denklemlere ulaşılmıştır. Çalışmanın amacı; eğri eksenli sürekli değişken kesitli düzlemsel çubukların düzlem dışı titreşim problemlerini, başlangıç değerleri yöntemi (matrikant) ile kayma deformasyonu ve hem eğilme hem de burulma dönme eylemsizliği etkilerini de dikkate alarak, analitik olarak çözmektir. Birinci bölümde, çubuk teorisi üzerine kısa bir giriş yapılmış ve çalışmanın amacı ve kapsamı belirtilmiştir. İkinci bölümde, eğri eksenli çubuklar ile ilgili literatürdeki çalışmalar incelenmiş ve bu çalışmalarda kullanılan yöntemler kısaca anlatılmıştır. Genelde sonlu elemanlar ve çeşitli enerji metotları kullanılarak yapılan çözümlerin birçoğunda eksenel uzama, kayma deformasyonu ve dönme eylemsizliği etkilerinin ihmal edilmekte olduğu gözlenmiştir. Üçüncü bölümde eğri eksenli çubukların genel denklemleri( yer değiştirme, denge ve bünye) ile bu denklemlere bağlı olarak düzlem içi ve düzlem dışı titreşim denklemlerine yer verilmiştir. Dördüncü bölümde değişken kesitli eğrisel çubukların düzlem dışı titreşimlerinin analitik çözümü matrikant yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Matrikant yöntemi hakkında bilgi verilip, basit bir sayısal örnekle açıklanmaya çalışılmış ve yöntemin titreşim problemlerine uygulanışı detaylı bir şekilde ele alınmıştır. Beşinci bölümde, literatürdeki çalışmalar incelenip, matrikant yöntemi kullanılarak bulunan sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Diferansiyel denklemleri çözerken Matlab paket programından faydalanılmış ve çözümü yaparken kullandığımız program ile ilgili çeşitli optimizasyonlar yapılarak en hızlı ve en yakın çözüm için hangi parametrelerin kullanılması gerektiği hesaplanmıştır. Altıncı bölümde, bazı sayısal örnekler sonlu elemanlar yöntemi ile çözülmüştür. Ansys ve Abaqus analiz programları kullanılarak elde edilen sonuçlar literatürdeki ve matrikant yöntemindeki sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yedinci bölümde ise çalışmanın sonuçları tartışılmış ve bu konudaki çalışmaların nasıl geliştirilebileceği konusunda bazı öneriler sıralanmıştır., The purpose of the present study is to give the approximate solution to the governing equations of out-of-plane dynamic problems of a curved beam with varying cross-sections and to exhibit the advantages of the solution. These governing equations solved by using the optimizated matricant method and compared between the other studies results. In the vibration problems of this study, the effects of axial extension, shear deformation and rotatory inertia due to torsional vibrations are taken into account. The matricant method is used in order to solve the governing differential equations. In the first chapter, general concepts of the theory of beams and the aim of the present study are given.In the second chapter, the studies in the literature on dynamic problems of curved beams with varying cross-section are reviewed. Reviewing the literature has shown that although a few papers deal with the out of plane dynamic behavior of arches with varying cross-section, many excellent papers are present with in-plane dynamic behavior of arches with non-uniform cross-section and variable curvatures. With the advancement of computer technology, arch problems are solved widely by using finite element method and many finite elements were developed for this purpose. If the behavior of the arch is non-planar, then a usual finite element model of this arch becomes very complicated with many degrees of freedom. In these cases, it is evident that a model, which, with a relatively few degrees of freedom, offers a good description of the behavior of the arch, is needed. In the third chapter, the governing differential equations of curved beam are given for the static and dynamic problems. The beam is represented by a space curve whose every point is coupled with a rigid orthonormal vector diad. The vectors are chosen to be perpendicular to the tangent vector of the space curve in the initial state and they represent the cross-section of the beam. In the deformed configuration, these directors still remain unit and perpendicular each other because of the assumption of a rigid cross-section. The matricant (initial value) method explained and applied for the vibration problems of curved beams in the fourth chapter. In this method, the curvature and the cross-section of the arch are considered as variable. The axial extension, shear deformation and rotatory inertia effects are also considered in the governing differential equations of free vibrations. In the fifth chapter, the problems in the literature which interest of dynamic behavior of curved beams with continuous varying cross-section and variable curvature are solved by using the matricant method and the comparisons between the results are given in the tables and figures. Clamped-clamped, clamped-free and free-free boundary conditions are studied for different opening angles. The effects of step ratio, location of the step, boundary condition and opening angle on frequency coefficients are studied. Mostly use clamped-clamped boundary conditions, because the axial extension, shear deformation and rotatory inertia effects are more changeable than other beam types. The mode transition phenomenon is also investigated and the mode shapes are given in figures. The transformation phenomenon is characterized by the sharp increase in frequencies of modes that occurs at certain combinations of curvature and length of the beam. This increase in mode frequencies is accompanied by a significant change in the mode shapes. There is still no comprehensive analysis of the transformation phenomenon and there are no proper explanations and methods for prediction the frequencies of an arch. This is possibly due to the fact that numerical simulations, commonly employed for the analyses, provide little analytical insight into the vibrational problem. Also the Matlab code, which we use to solve matricant equations, is optimized. All results and parameters are observed. Best parameters for this program are chosen by solution time and accuracy. This process is never done in previous literature and it is a really good example for further studies. In the sixth chapter, general information about the finite element analysis and ABAQUS, which is a commercially available finite element program, are given. The experimental studies and numerical solutions of curved beams are given. The experimental results are compared with the theoretical solution for two different curved beams at different boundary conditions. Thanks to ABAQUS the natural frequencies and mode shapes of beams are also compare with the experimental results. The results show that experimental, analytical and finite element solutions are in good agreement with each other. Also the results show that the geometry of the archs are really important to get a healthy solutions. There were some differencies between circular and elliptic archs. The study results are discussioned and some suggestions are made to improve method in advance in the last chapter. According to that with the improvements of Matlab program code it is more easy to work on the other geometries like parabola or helical., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu çalışmada; yolcu vagonlarında kullanılan ana enerji absorbe edici elemanın yerine aynı darbe enerjisini absorbe edebilen değişik formda optimum bir ana enerji absorbe edici eleman tasarlanması amaçlanmıştır. Enerji absorbe edici eleman olarak başlangıçta kare ve dairesel kesitli elemanların, ağırlıkları aynı kalmak şartıyla, kalınlıkları 4 ile 8mm ve yüzey eğim açısı da 0 ile 3 derece arasında değiştirilerek elde edilen, kesik koni ve piramit formundaki yapılar kullanılmıştır. Oluşturulan elemanlarının dinamik eksenel yükleme durumundaki deformasyon davranışları sonlu elemanlar analiz yöntemiyle incelenmiştir. Çalışma sonucunda, kalınlık arttıkça kesit azaltılmasına rağmen elemanların daha rijit bir yapıya sahip oldukları görülmüştür. Tüm elemanların enerji absorbe kabiliyetleri ve deformasyon davranışları göz önünde bulundurularak toplam deformasyon verimi en yüksek olan eleman optimum deformasyon elemanı olarak belirlenmiştir., In this study, an alternative energy absorber element, which has the same capacity of absorbing impact energy, is aimed to be designed and optimized to replace the main energy absorber element currently used in the coaches. Truncated cone and pyramid shaped structures were used as energy absorbing elements after they were obtained from quadratic and circular parts keeping their weights the same with thicknesses between 4-8mm and surface inclination between 0-3 degree. Deformation behaviors of the manufactured elements under dynamic axial loading conditions were investigated using finite element analysis method. According to the results of the analysis, the elements have a more rigid structure as the thickness increase although the cross section is decreased with the increasing thickness. Considering the energy absorbtion capabilities and deformation behaviours of the energy absorbing members, the element with the best total deformation efficiency was determined as the optimum deformation element., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Aktif titreşim kontrolü teknolojisi, pasif kontrol tekniklerinin bir sınıra ulaşması ve bilhassa düşük frekanslarda yetersiz kalması ile konu üzerinde son yıllarda hem akademik hem de endüstriyel pek çok çalışma gerçekleştirilmesine sebep olmuştur. Teknolojinin de hızlı gelişmesi ile sadece göreceli olarak düşük doğal frekanslara sahip basit yapılar değil, karmaşık parçalar veya yapılar da aktif titreşim kontrolü uygulamaları için uygun adaylar haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, tek tarafından sabitlenmiş diğer tarafından serbest bırakılmış çelik bir çubuğun aktif kontrolü uygulamasının zaman ve frekans tabanında incelenmesi amaçlanmıştır. Böylelikle, aktif titreşim kontrolü amacıyla farklı geri besleme sinyalleri içeren deneysel düzenekler kurulmuş, denetçi performanslarının ilgili çubuğun birinci modu üzerine etkileri incelenmiştir İlk bölümde, geniş bir literatür taraması sonucunda daha önce yayınlanmış çalışmalar ve kullanılan metotlar incelenmiştir. Süreç içerisindeki tarihsel gelişmelerden bahsedilmesinin yanı sıra, akıllı yapıların ve akıllı malzemelerin aktif kontrol düzeneklerinde kullanılması ile gerçekleşen hızlı ilerleme gösterilmiştir. Akıllı malzemelerin, bilhassa piezoelektrik malzemelerin, hem algılayıcı hem de eyleyici olarak deneysel düzeneklerde kullanılmasıyla daha gelişmiş kontrol algoritmalarının geliştirmesine olanak sağlanmıştır. Endüstriyel uygulamaların yanı sıra, yapılan akademik çalışmaların pek çoğunun basit, esnek ve hafif çubuk ve plaka yapılar üzerinde gerçekleştirildiği belirlenmiş ve bu konudaki çalışmalar sınıflandırılmıştır. Bölüm 2’de, çalışmanın altında yatan teorik altyapı sunulmuş ve böylece yapılacak sayısal ve deneysel çalışmaların temeli oluşturulmuştur. Orantısal kontrolcüler başta olmak üzere temel kontrol teorisi anlatılmıştır. Sayısal ve deneysel modal analiz titreşim modelleri anlatılmasının yanı sıra aktif titreşim kontrolünün sayısal uygulamalarını çalışmak amacıyla tek serbestlik dereceli bir sistemde sırasıyla deplasman, hız ve ivme geri besleme kapalı çevrimleri kurulmuş, sistemlerin frekans tepki fonksiyonları karşılaştırılmıştır. Sayısal çalışmalarda, beklenildiği üzere deplasman ölçümlerinin tek serbestlik dereceli sisteme geri beslenmesiyle sisteme ek bir direngenlik kazandırılmış, geri beslenen sinyalin genliklerinin orantısal olarak arttırılması, aktif sistemin de orantısal olarak direngenliğinin artmasına ve doğal frekansının artmasına sebep olmuştur. Aynı şekilde sisteme geri beslenen ölçülmüş hız sinyalleri sistemin rezonans genliklerinin azalmasına sebep olmuş, artan geri besleme sinyallerinin genliklerinin artmasıyla sisteme aktif olarak uygulanan sönüm orantısal olarak artmıştır. Öte yandan, sisteme geri beslenen ölçülmüş ivme sinyalleri tek serbestlik dereceli yapıya ek kütle etkisi oluşturmuş ve doğal frekansının geri beslenen sinyal genliklerine oranla azalmasına sebep olmuştur. Böylece, bu sayısal çalışmalar üzerinden sonraki bölümlerde incelenecek deneysel çalışmalara temel hazırlanmıştır. Bölüm 3’de, Aktif titreşim kontrolü çalışmalarında kullanılan deney düzenekleri, bu çalışmaların başarıya ulaşması ve uygulanacak denetleyici düzeneklerinin kararlılığı açısından önem arz etmektedir. Bu sebeple düzenekte görevlendirilmiş her bir elemanın özellikleri ayrı ayrı incelenmelidir. Hem kapalı hem de açık döngülerde görevlendirilmiş her bir eleman ayrıntılarıyla işlenmiştir. Deneysel çalışmalarda eyleyici olarak elektrodinamik modal sarsıcı kullanılmış, algılayıcı olarak ise lazer ölçüm cihazı sistemde görevlendirilmiştir. Lazer ölçüm cihazı kullanılmasının temassız ve kararlı bir ölçüm sağlanmasının dışında, ölçülen sinyaller, lazer ölçüm denetleyicisi ile deplasman ve hız olarak çıkış sinyallerine çevrilebilmektedir. Bu şekilde eyleyiciye geri beslenecek olan sinyal kolayca deplasman, hız veya ivmeye dönüştürülmüştür. Kullanılan eyleyicinin çubuk yapısına olumsuz etkileri incelenmiş ve raporlanmıştır. Eyleyiciye beslenecek sinyallerin güç yükselticisinden geçirilerek sisteme geri uygulanması planlanmıştır. Bu sayede, geri beslenecek sinyalin orantısal genliği müdahale edilebilir bir hale getirilmiştir. Ayrıca, çubuğun serbest tarafının uç noktasına bir ivmeölçer yerleştirilmiş ve kullanılan kontrol döngülerinin getirdiği faydaların zaman tabanında belirlenmesi için kullanılmıştır. Bu ivmeölçer sayesinde anlık olarak ölçülmüş sistem tepkisiyle herhangi bir algılayıcının birbirleri arasındaki faz açılarını belirlemekte kullanılmış, frekans tabanında yapılacak çalışmalarında referans algılayıcısı görevini üstlenmiştir. Deneysel çalışmaların tümü darbe çekici eylemiyle gerçeklemiş, bu çekiçten okunan darbe kuvveti ve algılayıcılardan okunan çıkış sinyalleri hesaplamalarıyla frekans tepki fonksiyonları oluşturulmuştur. Buna ek olarak, sistem niteliklerinin ve tepkilerinin deneysel olarak belirlenmesi için gerçekleştirilmiş temel çalışmalar açıklanmıştır. Çelik çubuğun deneysel modal analizi tamamlanmış ve ilk üç rezonans frekansı ile beraber modal sönüm değerleri ve rezonans genlikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneylerde kullanılması amacıyla basit bir kapasite ve direnç devresi olan analog alçak geçiren süzgeç devre tasarlanmış, devreye giren ve çıkan sinyaller arasında oluşan faz açısı deneysel olarak belirlenmiştir. Bu devrenin tasarlanma amacı, yapıya geri beslenecek sinyal genliklerinin yükseltilmeden önce devrede bulunan ayarlanabilir direnç ile istenilen faz açısını sağlayabilmektir. Böylece deneysel sistemden kaynaklı istenmeyen faz açılarının düzenlemesinin yanı sıra geri besleme kontrolcü türünün de ayarlanabilir hale getirilmesi amaçlanmıştır. Bölüm 4 ise aktif titreşim kontrolü deneysel çalışmaları, zaman tabanında yapılan çalışmalar ve frekans tabanında yapılan çalışmalar olarak iki alt başlığa ayrılmıştır. Böylelikle, ayrı ayrı gerçekleştirilen deplasman, hız ve ivme geri beslemeli kapalı çevrimlerin sonuçları detaylıca incelenebilmiştir. Frekans tabanında yapılan çalışmalarda ek olarak analog faz kaydırıcı devre kullanılmasıyla geri beslenecek sinyalin faz açılarının istenilen değere getirilmesi amaçlanmıştır. Zaman tabanında yapılan açık döngü çalışmalarında, herhangi bir geri beslemeye maruz bırakılmamış çubuğun darbe çekici uyarısıyla birlikte verdiği tepki ölçülmüş ve geri besleme kapalı döngü deneysel düzeneklerinin aynı uyarılma ile verdiği tepkiler karşılaştırılırmıştır. Çubuğun serbest ucundan açık döngü durumundaki titreşim genlikleri ölçülmüş, ayrı ayrı uygulanan deplasman, hız ve ivme geri beslemeli kapalı döngü sistemlerin titreşim genliklerinin çok daha düşük seviyelere getirilebildiği gözlemlenmiştir. Bu sonuçlarda, deplasman ve ivme geri beslemeli düzenek durumlarının bu seviyede sönümleme etkisi oluşturması, sistem üzerine uygulanan kontrol sinyallerinin istenilen faz açılarında uygulanamadığını işaret etmektedir. Frekans tabanında yapılan çalışmalarda ise yapının kontrol sinyallerine maruz kalmadığı açık döngü durumunda frekans tepki fonksiyonları çıkartılmıştır. Böylelikle herhangi bir geri besleme kontrolcüsünün sistem üzerine oluşturduğu değişikliklerinin gözlemlenmesine referans sağlamıştır. Ayrıca sisteme geri uygulanan sinyallerin zaman tabanında anlık olarak ölçülmesi ve birbirleri arasındaki faz ilişkilerinin belirlenmesi amacıyla, frekans tepki fonksiyonlarının ölçümlerinde, ilgili algılayıcıların ve geri beslenen sinyallerin zaman tabanında kaydı tutulmuştur. İlk olarak gerçekleştirilen deneysel çalışmalarda, deplasman geri beslemeli deney düzeneğinde lazer deplasman ölçümleri ile sisteme geri beslenen eyleyici sinyallerinin arasındaki faz ilişkisi incelenmiştir. Hesaplanan değerin, ölçülen faz açısının gerisinde olması, kapalı döngü sisteminde hem ek bir direngenlik sağladığı hem de ek sönüm uyguladığı sonucunu çıkartmıştır. Geri besleme sinyallerinin arttırılması ile kademeli olarak ölçümler alınmış, frekans tabanında sırasıyla karşılaştırmalar yapılmıştır. Buna göre, sistemin birinci modu %15,1 yükseltilmiş ancak istenilmeyen bir sönüm etkisinin de uygulandığı raporlanmıştır. İkinci olarak yapılan deneysel çalışmada lazerden ölçülen hız sinyalleri sisteme geri beslenmiş, frekans tabanında yapılan ölçümlerde anlık alınan zaman sinyallerinin faz açısı ilişkisi incelenmiştir. Beklenildiği üzere eyleyici ucunda bulunan kuvvet sensörü ile lazer hız ölçümü sinyalleri arasında tam 90 derece faz farkı belirlenmiştir. Frekans tabanında yapılan çalışmalarda, çubuğun birinci modundaki titreşim genliklerinin %42.1 düşürüldüğü tespit edilmiştir. Lazer algılayıcıdan ölçülen deplasman sinyalinin sisteme ivme geri besleme sinyali olarak uygulanması için lazer algılayıcı kafasının yeri eski yerinin tam karşısına geçirilmiş böylelikle ölçülen deplasman sinyalinin tersi olan ivme sinyalleri sisteme geri beslenebilmiştir. Yani yapıya uygulanacak kontrol kuvveti çubuğun hareket ettiği doğrultu ile aynı doğrultuda olacaktır. Böylece, sistem üzerinde ek bir kütle etkisi uygulanmış olacaktır. Sonuçlar beklenildiği üzere ivme geri besleme sinyallerinin uygulandığı kapalı döngü sistemi ile çubuğun birinci doğal frekansını daha düşük frekanslara çektiğini göstermiştir. Ancak, eyleyici sinyali ile algılayıcı sinyalinin aynı faz açısında olması beklenirken, eyleyici sinyali algılayıcı sinyalinin gerisinde olduğu tespit edilmiştir. Zaman tabanında da öngörüldüğü üzere ek olarak beklenmeyen sönüm etkisinin gerçekleştiği görülmüştür. Öte yandan güç yükselticisinden geri beslenen sinyal genliği arttırıldıkça, fazlar istenildiği gibi aynı faz açısı değerine getirilebildiği gözlemlenmiştir. Çalışma sonucunda çubuğun ilk rezonans frekansı uygulanan geri besleme sinyallerinin oluşturduğu kütle etkisiyle %5,5 düşürülmüştür. Kullanılan ve üzerinde çalışılan deney düzeneklerinde istenilmeyen faz açılarının oluşması, analog alçak geçiren süzgeç devre tasarlanmasının fikrini oluşturmuştur. Lazer deplasman çıktısının hemen sonrasına yerleştirilen devre, hesaplandığı üzere ek bir faz açısı farkı sağlamıştır. Kuvvet algılayıcısı ölçüm sinyalinin, lazer ölçüm sinyalinin gerisinde olması durumunu, 90 derece gerisinde olması durumuna çevirmiş, deplasman ölçümleri ile aktif titreşim sönümleyici düzeneği tasarlanmasına olanak sağlamıştır. Bu yeni düzenek üzerinde gerçekleştirilen darbe çekici testleri frekans tepki fonksiyonlarının, kademeli olarak arttırılan geri besleme sinyalleri sonuçlarına göre, birinci moddaki titreşim genliklerini %44.37 düşürülmüştür. Sonuç olarak, bu tezde elektrodinamik bir sarsıcının eyleyici olarak kullanılması ile orantısal geri besleme kontrol düzenekleri kurulmuş ve bir tarafından tutturulmuş öteki tarafından serbest bırakılmış esnek bir kirişin birinci titreşim modu üzerindeki dinamik etkileri incelenmiştir. Ek bir devre kullanılarak ölçülen ve geri beslenen sinyaller arasındaki faz açılarına müdahale edilebilmiş, bu devrenin sağladığı faydalar incelenmiştir. Bu çalışmalarda uygulanan denetçi düzeneklerinin, yapı üzerinde ayrı ayrı ya da birlikte hem direngenlik, hem negatif direngenlik hem de sönüm etkisi oluşturabildiği gözlemlenmiştir., In the several last decades, a tremendous amount of interest has been generated among the academic and industrial studies dealing with active vibration control technology which offers an alternative approach when the passive vibration isolation techniques are not sufficient especially at lower frequencies. Not only the simple structures with relatively lower natural frequencies but also quite complicated structures and parts are good candidates for the application of active vibration control methods with the rapid development of this technology. The main purpose of this thesis is to investigate the active vibration control of a cantilever steel beam via performing both time domain and frequency domain analyses. Then, the performance of experimental setups as well as the close loop vibration response characteristics of the cantilever beam is studied. First of all, a literature survey which is about the active vibration control studies and advancements of methods is elaborately presented. Following this, in the second part, the background theory which is concerned with the physical principles and the theory of active vibration control are stated. Then, the dynamics of a single degree of freedom system is described in this section. Furthermore, fundamentals of active vibration control studies are explained in detail and it is shown theoretically that it is possible to modify systems by applying an additional control force proportional to displacement, velocity and acceleration or the combination of those individually so as to cause stiffness, damping and mass modification to the system as desired. In essence, the experiments for active vibration control performance are conducted via altering the actuation gains of feedback signals and the effects on modal parameters of the structure are investigated. Various active control test cases are investigated using the experimental test rig. Electrodynamic shaker is used as an actuator and laser measurement device is used as a sensor. The first case is for the examination of the controller designed for displacement feedback control in order to apply an additional controlled stiffness effect to the structure. The second case is basically active vibration suppression by adding an artificial damping to the system using velocity feedback signal. Similarly the third case is conducted with the aim of applying an additional negative stiffness or adding a controlled mass to the structure. Finally the use of an analogue phase shifter is introduced in some detail. It is utilized to enhance the controller systems by adjusting the phase angle between the measurement signal and feedback signal. Briefly, in this thesis, an electrodynamic shaker is utilized as an actuator to apply feedback signals on the cantilever beam structure. Stiffness, damping and mass effect of the controller systems on the structure are observed individually. The performances of feedback controllers are investigated for the first mode of the beam. Although the experimental results have been found to be quite promising, some aspects of these experiments need further development and research. An analogue phase shifter circuit is enhanced to feedback system so as to modify the phase angle between input and output signals. The results of experimental studies are compared and discussed in time and frequency-domains, respectively., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Bu tezde, rastgele dağılmış karbon ağ yapılarının mekanik özellikleri moleküler dinamik simülasyonları yardımıyla detaylıca incelenmiştir. Öncelikle, karbon nanotüpler oluşturulan bir algoritma ile iki-boyutlu veya üç-boyutlu tasarım uzay rastgele olarak dağıtılmıştır. Bu dağılım yapılırken rastgelelik vardır fakat bu işlem sistematik bir şekilde ilerlemektedir. Ayrıca, algoritma nanotüplerin uzunluklarını, çaplarını, kesişen nanotüp sayısını, nanotüplerin birbirlerine göre uzaklıklarını ve açılarını kontrol etmektedir. Çalışmanın ikinci bölümünde, birbirleri ile kesişen nanotüplere ısı kaynağı yöntemi uygulanarak düzgün bağlama bölgeleri oluşturulmuştur. Bu bölgelerin sıcaklıkları kademe kademe artırılarak daha dengeli bir sistem elde edilmeye çalışılmıştır. Son bölümde ise, moleküler dinamik simülasyonları yardımı ile sisteme çekme testi uygulanmış ve malzemenin Young s modülü, akma dayanımı, kopma dayanımı, Poisson oranı ve yoğunluğu gibi özellikleri bulunmuştur. Ayrıca simülasyon parametrelerinin etkisi incelenmiş ve tartışılmıştır. Son olarak karbon nanotüp yoğunluğunun mekanik özellikleri ne denli değiştireceğini gözlemlemek için iki ayrı ağ yapısı incelenmiştir., In this thesis,mechanical properties of random carbon nanotube networks are investigated by using molecular dynamics simulations. First, a self-controlled algorithm is described to generate two-dimensional and three-dimensional networks consisting of numerous random intersected carbon nanotubes, which are distributed systematically in design space. The algorithm manipulates length and chirality of nanotubes, junction density and angular position of cross-linked carbon nanotubes in to obtain the best network. Afterwards, a molecular dynamics simulation is employed in order to create true junctions by heat welding method. Heating the system to a definite temperature enables the formation of covalent bonds between intersected CNTs. Finally, a tensile test simulation is also carried out to investigate mechanical properties such as the Young s modulus, ultimate tensile strength, yield strength, Poisson?s ratio or density of current network. Results are obtained and discussed. Optimum solutions are sought for the best mechanical properties by altering the simulation parameters including temperature interval, welding temperature, simulation time, timestep, displacement increment etc. Eventually, various simulations are conducted and results are compared. Moreover, two network structures having different tube density are analyzed and their mechanical properties are compared., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi makine mühendisliğinin en eski araştırma alanlarından birisidir. Özellikle otomotiv, havacılık ve askeri endüstrileri malzemelerin daha hafif ve dayanıklı olmasını istemektedir. Malzemelerin gerilme–birim şekil değiştirme eğrileri deneysel yöntemlerle elde edilir. Deneysel yöntemlerin pahalı olması sebebiyle son yıllarda bilgisayarların da gelişmesiyle birlikte malzeme testleri yerine bilgisayar ortamında modelleme tercih edilmektedir. Malzemelerin yüksek birim şekil değiştirme hızı ve sıcaklıklardaki davranışını modelleyebilmek için mukavemet modellerine ihtiyaç duyulmaktadır. Mukavemet modelleri birim şekil değiştirme miktarı, birim şekil değiştirme hızı ve sıcaklığa bağlı olarak gerilme değerinin hesaplanmasında kullanılmaktadır. Malzemenin elastik ve plastik bölgedeki davranışı malzemeye özgü çeşitli parametrelerle ifade edilir. Her malzeme için farklı olan bu değerler bilgisayar ortamına girilerek yapıların istenilen koşullar altında nasıl bir performans göstereceği belirlenebilir. Mukavemet modellerinden en popular olanı Johnson-Cook mukavemet modelidir. Bu model malzemenin akma mukavemeti ve pekleşme özelliklerini, yüksek şekil değiştime sırasındaki davranışını ve yüksek sıcaklıktaki davranışını ifade eden beş parametreden oluşmaktadır. Bu tez kapsamında, 1040, 1045 ve 4140 çelikleri olmak üzere üç adet malzemenin Johnson – Cook mukavemet model parametrelerinin belirlenmiştir. İlk olarak standart çekme testi malzemenin akma mukavemeti ve pekleşme üstelini belirlemek için gerçekleştirildi. Malzemenin yüksek sıcaklıkta ısıl yumuşama katsayısını bulabilmek için standart çekme testleri 80 C ve 260 C sıcaklıklarda gerçekleştirildi. Son olarak, malzemelerin yüksek birim şekil değiştirme hızlarında davranışını belirten katsayıyı bulabilmek için yüksek hızda çarpışma testleri SHPB kullanılarak gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlarda 1040 çeliği için literatürle uyumlu parametreler elde edilmiştir. 1045 ve 4140 çelikleri için elde edilen paramtreler ise bu çelikler için normalizasyon işlemi uygulanmadığından literatürle uyumlu değildir. Bu sonuç malzeme üzerindeki soğuk işlemin malzeme davranışı üzerinde önemli etkisi olduğunu göstermektedir., Determining of mechanical properties of materials is one of the oldest research area of engineering.There has been a significant demand for materials that are stronger, lighter and durable for various industries. Identification of mechanical properties requires experimental tests. Due to the cost of experiments, computer simulations are popular in engineering industry for identification of material behavior. For simulating material behavior, constitutive models which link the flow stress to incremental strain, strain rate and temperature are used. One of the most popular constitutive models is Johnson-Cook model. This model includes five material constants to describe stress as a function of strain, strain rate and temperature.In this thesis, five Johnson–Cook constitutive model parametersare determined for material characterization. For this purpose, three test types were performed for AISI 1040, AISI 1045 and AISI 4140 steels. Quasi-static tensile tests are performed for determining yield strength and strain hardening parameters of Johnson – Cook Model. Quasi–static temperature tests at 80 C and 260 C were performed to find thermal softening parameter. Finally, high strain rate tests were performed to characterize material behavior at different strain rates by using SHPB which is used to obtain stress-strain behavior of materials at impact loading conditions. The determined parameters for AISI 1040 were found to be well agreed with literature study. For AISI 1045 and AISI 4140 steels, the test results were not seen to be compatible with literature based on “normalized” material. Thus, it has seen that materials tested had an unknown “strain history”, and this effects the material behavior considerably., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Kirişler, mühendislik tasarımları içerisinde en basit ve en sık kullanılan yapı elemanlarıdır. Bu yüzden birçok mühendislik yapısının temel elemanları kirişlerden oluşmaktadır. Kiriş analizleri, insanlık tarihinin başlangıcından itibaren en önemli araştırma konularından biri haline gelmiştir. Kiriş için kısaca eğilmeye çalışan yapı elemanı denilebilir. Diğer bir ifadeyle kirişler; eksenlerine dik doğrultudaki yüklerin etkisi altında eğilmeye çalışırlar. Yani kiriş, üzerine gelen yükü taşıyarak mesnetlere naklederken eğilmeye zorlanır. Bu durumda kirişin orta kısmında, kiriş yüksekliğinin yarısından geçtiği kabul edilen tarafsız eksenin üst kısmı basmaya, alt kısmı ise çekmeye zorlanır. Kirişler düz veya eğri gibi farklı formlarda veya değişken kesitlerde olabilirler. Eğri eksenli kiriş olarak adlandırılan kompozit yapı elemanları, mühendislik alanında önemli bir yere sahiptir ve birçok endüstri alanında kullanılmaktadır. Günümüzde havacılık ve uzay sektöründe, transport tekniği elemanlarında, köprülerde ve birçok makine elemanlarında eğri eksenli kompozit kiriş özelliğine sahip yapılara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu yüzden pek çok araştırmacı bu yapılar üzerinde çalışmakta ve en doğru çözüm yöntemini aramaktadır. Çok çeşitli boyutlarda olabilen eğri eksenli kirişlerin bilhassa büyük gerilmelere, darbe yüklerine maruz olanlarının iyi etüt edilmesi gerekmektedir. Bu tez çalışması anlık basınç yükü etkisi altındaki katmanlı, kompozit, eğri eksenli bir kirişin dönel atalet etkilerini dikkate alarak lineer olmayan dinamik denklemlerinin türetilmesini ve farklı sınır koşullarında çözümünü içerir. Bu çalışmada virtüel iş prensibi kullanılarak eğri eksenli kompozit kirişlerin hareket denklemleri elde edilmiş ve farklı sınır şartları dikkate alınarak sonlu farklar metoduyla çözüm yapılmıştır. Ayrıca yapıya verilecek eğriliğin etkisini incelemek amacı ile aynı malzemeden yapılmış farklı eğrilik yarıçaplarına sahip kiriş yapılar için analizler tekrarlanmıştır. Böylece benzer yükleme durumları için bu yapıların dinamik cevapları karşılaştırılmıştır., Beams are the simplest and very frequently used construction members in engineering structures. So plenty of engineering constructions can be built up as beam elements. Beam analysis, from the beginning of human history, has become one of the most important research topics. Beam can shortly be defined as a bending structural member. In other words, beams bend under the effect of loads perpendicular to their axis. Namely, a beam is forced to bend while carrying a load on it and transferring that load to supports. In such a case, upper part of neutral axis assumed to pass through halfway of the beam height is forced to push down, and lower part is forced to pull down. The beams may be different forms, such as straight or curved or they may be variable cross-sections. Composite structural members named as curved beam have an important place in engineering and are used in a number of industries. Nowadays, structures having curved composite beam features are needed in aviation and space sector, elements of transport technique, bridges and various machinery elements. Therefore, many researchers study on these structures and seeking better solution methods. Curved beams, especially the ones exposed to high stresses and impact loads, which can be at various sizes, should be studied properly. This thesis contains derivation of nonlinear dynamic equations for a layered and composite curved beam under blast pressure load, and solutions for the equations at different boundary conditions. In this study, equations of motion for composite curved beams are obtained using virtual work principle and solved with finite differences method for different boundary conditions. Moreover, analyses were repeated for multiple beam structures made of the same material with different radii of curvature. So that dynamic responses of these structures in similar loading circumstances were compared., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Gelişen teknoloji ile birlikte nanoteknoloji ve nano bilim kavramları ortaya çıkmış ve gerek akademik gerekse endüstriyel alanda araştırılan ve gelecek vaad eden konular ortaya çıkmıştır. Nanoteknoloji nanoboyutta maddenin incelenmesini temel alır. Nanoboyut metrenin milyarda biridir ve nanoteknoloji başta atomlar, moleküller ve 100 nm’nin altındaki büyüklükleri inceler. Günümüzde araştırmacılar nanoteknoloji konusuna büyük önem vermekte ve bu konuda fizik, kimya, malzeme bilimi, biyoloji gibi bilim dalları başta olmak üzere çok sayıda bilim dalından araştırmacı çalışmaktadır. Nanoteknolojinin bu kadar ilgi görmesinin sebebi ise nanoboyutta malzemelerin göstermiş olduğu farklı davranışlardır. Başta tıp, enerji, tekstil, elektronik, kimya, bilgisayar ve malzeme bilimi olmak üzere pek çok uygulama alanı bulan nanoteknoloji konusu her geçen gün gelişmekte ve yeni ürünler ortaya koymaktadır. Nanoboşluklu yapılar da dünyanın heryerinden araştırmacıların dikkatini çeken, başlıca nanomalzeme konularından biridir. Nanoboşluklu yapılar sahip olduğu benzersiz mekanik, fiziksel ve kimyasal özellikleriyle dünyanın her yerinden çok sayıda araştırmacının dikkatini çekmiş ve bu konuda yüzlerce çalışma yapılmıştır. Nano boşluklu malzemelerin, sahip oldukları yüksek hacim yüzey oranı, benzersiz yüzey yapıları ve özellikleri, boşluklu yapıları, boşluk dağılımları sayesinde eyleyici, sensör, katalizör, yalıtım malzemesi, enerji depolama, enerji soğurucu ve ayrıştırıcı olarak kullanılması planlanmaktadır. Ayrıca günümüzde başta tıp alanında olmak üzere pek çok alanda da kullanımına da başlanmıştır. Bu amaçla günümüzde pek çok alanda çok sayıda araştırmacı yeni nanoboşluklu malzeme üretimi, üretilen malzemelerin mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi için çalışmalar yapmaktadır. Başta nanoboşluklu altın olmak üzere, nanoboşlluk alüminyum, bakır, mangan en fazla incelenen nanoboşluklu malzemelerin başında gelir. Nanoboşluklu malzemeler, esas malzemenin özelliklerinde farklı özellikler göstermektedir. Bunun temel sebebi boşluktan kaynaklanan çok geniş bir yüzeyin sabit bir hacim içerinde bulunmasıdır. Yüzey büyüdükçe içerisindeki serbest yüzeyler ihmal edilemeyecek seviyeye gelir ve malzeme esas malzemenin özellikleri dışında özellikler göstermeye başlar. Nanoboşluklu malzemeler boşluk türlerine göre kapalı ve açık hücreli olarak olarak ikiye ayrılır. Kapalı hücreli nanoboşluklu malzemelerin daha çok yalıtım ve depolama amaçlı kullanıması planlanmakta açık hücrelilerin ise sensör, eyleyici, ayrıştırıcı ve katalizör olarak kullanımı amaçlanmaktadır. Nanoboşluklu malzemeler için yapılan çalışma sayısı fazla olmasına rağmen henüz genel geçerliliği olan sonuçlara ulaşılamamıştır. Örneğin, makro boşluklu nano malzemeler için Gibson ve Ashby denklemleri genel olarak geçerli olan bir eşitlik olduğu halde, nanoboşluklu malzemeler için böyle bir eşitlik henüz bulunamamıştır. Nanoboşluklu malzemelere, makroboşluklu malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesinde etkili olan parametrelerden farklı parametreler de etki ettiği için bu denklemlerin nanoboşluklu malzemelerde geçerliliğini yitirdiği gözlemlenmiştir. Gibson ve Ashby denklemleri göz önüne alındığında makroboşluklu malzemelerde bağıl yoğunluğun etkili olduğu gözlemlenmektedir. Ancak; nano boyuta düşüldükçe bağıl yoğunluk kadar bağ boyutu de önem kazanır ve bu durum Gibson ve Ashby denklemlerinin geçerliliğini yitirmesine sebep olur. Nanoboşluklu malzemeler üzerine yapılan çalışmalar deneysel ve teorik olarak olarak ikiye ayrılır. Deneysel çalışmalarda kullanılan nanoboşluklu malzemeler, yeniden alaşımla yöntemi başta olmak üzere, filtreleme ile dökme ve kalıplama yöntemleriyle üretilir. Mekanik özelliklerinin belirlenmesinde ise nano boyutta sertlik deneyi en yaygın kullanılan yöntemdir. Nano boyutta sertlik deneyinde elmas gibi sert bir metalden yapılan standart bir uç özellikleri bilinmeyen malzemeye bastırılır ve malzemenin buna gösterdiği direnç ölçülür. Diğer bir yöntem ise simülasyon yardımıyla mekanik özelliklerin incelenmesi yöntemidir. Literatürde çok sayıda moleküler dinamik simülasyonu yardımıyla nanoboşluklu malzemelerin mekanik özelliklerin belirlenmesi konulu çalışma mevcuttur. Bunun nedeni deneysel yöntemlere göre daha kolay, hızlı ve pratik olmasıdır. Bu tez kapsamında, nanoboşluklu alüminyum malzemelerin ve içerisine bakır kaplama yapılmış nanoboşluklu alüminyum malzemenin değişik boşluk oranlarında elastiklik modulü, akma dayanımı, kopma dayanımı, yoğunluğu gibi mekanik özellikleri incelenmiş ve bulunan sonuçlar ile piyasada kullanılan alüminyum malzemelerin özellikleri arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. Bu amaçla, öncelikle nanoboşluklu yapının bilgisayar ortamında oluşturulması amaçlanmış ve çeşitli yazılım programları yardımıyla modeller oluşturulmuştur. Model oluşumunda önce MATLAB yazılımı kullanılarak rastgele koordinatlar oluşturulmuş ve bu koordinatlardan çeşitli yarıçaplarda, belirli kurallar çerçevesinde birbiri ile kesişen küreler yaratılmıştır. Bu küreler CATIA da oluşturulan, belirli hacimdeki bir prizmatik şekilden çıkarılarak esas alacağımız boşluklu yapı modelimiz elde edilmiştir. Sonrasında tekrar MATLAB yardımı ile içerisine istenilen kalınlıkta Al veya Cu atomları kaplanarak değişik boşluk yüzdelerinde nanoboşluklu yapılar elde edilmiştir. Sonuç olarak üç farklı boşluk oranı esas alınarak toplamda altı adet model oluşturulmuştur. Bu modellerin üç tanesi kaplama yapılmamış nanoboşluklu alüminyum, üç tanesi ise iç yüzeyine bakır kaplama yapılmış nanoboşluklu alüminyum modellerdir. Her bir boşluk oranı için hem tek atomlu hem de kaplamalı bir kenar uzunluğu 380 A0 olan küp şeklinde modeller oluşturulmuştur. Bu boşluk oranları %68.6, %64.6 ve %59.8 dir. %68.6 boşluk oranında 2 nm, %64.6 boşluk oranında 3 nm, %59.8 boşluk oranında ise 4 nm kalınlığında bakır kaplama tabakası bulunmaktadır. Oluşturulan modeller, moleküler dinamik yöntemleri ile incelenmiş ve elastiklik modülü, akma dayanımı, kopma dayanımı, yoğunluk gibi mekanik özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla moleküler dinamik simülasyonları yapılmıştır. Moleküler dinamik simülasyonlarında Sandia Ulusal Laboratuarında geliştirilmiş olan ve günümüzde en yaygın kullanılan moleküler dinamik simülasyon programlarından biri olan LAMMPS programı kullanılmıştır. Bu programa istenilen atomların özellikleri, sınır koşulları, kafes yapıları, potansiyel tipleri, başlangıç durum ve hızları, sıcaklıklar gibi parametreleri uygun kodlar yazılarak belirlenmiştir. İstenilen şartlar altında ve belirli bir miktarda uzama uygulanarak çekme davranışı incelenmiştir. Atomların birbirleriyle etkileşimlerinde Al-Cu alaşımları için yazılmış olan gömülü atom modeli kullanılmış ve etkileşimler incelenmiştir. Değişik boşluk oranlarında, hem tek çeşit atomlu hem de kaplamalı modeller için simülasyonlar yapılmış ve çıkan sonuçlar hem literatürdeki verilerle hem de birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Öncelikle kaplamasız nanoboşluklu modeller incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda elastiklik modülü %68.6 boşluk oranı için yaklaşık 125 GPa, %64.6 boşluk oranı için yaklaşık 150 GPa ve %59.8 boşluk oranı için yaklaşık yaklaşık 250 GPa olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar bilinen alüminyum değeri olan 69 GPa değerinde oldukça yüksektir. Tez kapsamında, makroboşluklu malzemelerde kullanılan deklemler yardımıyla elastiklik modülü hesaplanmış ve eşitlikten elde edilen sonuçlar ile analizlerden elde edilen sonuçlar arasında büyük farklılılar olduğu gözlemlenmiştir. Kaplamasız nanoboşluklu alüminyum modellerin akma dayanımları da incelenmiş ve %68.6 boşluk oranı için 270 MPa, %64.6 boşluk oranı için 300 MPa ve %59.8 boşluk oranı için 460 MPa bulunmuştur. Bu değerler Gibson ve Ashby denkleminden elde edilen değerlerden ve alüminyum akma değerinden oldukça büyüktür. Aynı zamanda kopma mukavemeti incelenmiş ve %68.6 boşluk oranı için 304 MPa, %64.6 boşluk oranı için 351 MPa ve %59.8 boşluk oranı için 594 MPa bulunmuştur. Son olarak yoğunluk hesabı yapılmıştır. Bunun için bir kenar uzunluğu 380 A0 olan kübik şekilde bir model LAMMPS yardımıyla oluşturulmuş ve içi boşluksuz olacak şekilde alüminyum atomları ile doldurulmuştur. Oluşturulan atom sayısı hesaplanmış ve bu bilgi yardımıyla alüminyumun yoğunluğu hesaplanmıştır. Her bir model için yoğunluklar hesaplanmış ve bu yoğunluk değerleri boşluksuz için hesaplanan değere bölünerek nanoboşluklu malzemeler için önemli parametrelerden biri olan yoğunluk oranı değerleri elde edilmiştir. İkinci aşamada boşluk oranı aynı olan kaplamalı modeller incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda elde edilen verileri kullanarak kaplamasız modellerde uygulanan yöntemlerle elastiklik modülü, akma dayanımı ve kopma mukavemeti hesaplanmıştır. Bakır kaplamalı nanoboşluklu alüminyum malzemede elastiklik modülü %68.6 boşluk oranı için yaklaşık 300 GPa, %64.6 boşluk oranı için yaklaşık 343 GPa ve %59.8 boşluk oranı için yaklaşık yaklaşık 437 GPa olarak bulunmuştur. Bakır kaplamalı nanoboşluklu malzemelerin akma dayanımları da hesaplanmış ve %68.6 boşluk oranı için 370 MPa, %64.6 boşluk oranı için 490 MPa ve %59.8 boşluk oranı için 680 MPa olarak bulunmuştur. Bunlara ek olarak, bu malzemelerin kopma mukavemetleri elde edilen en büyük kuvvet yardımıyla hesaplanmıştır bu değerler %68.6 boşluk oranı için 377 MPa, %64.6 boşluk oranı için 498 MPa ve %59.8 boşluk oranı için 752 MPa olarak hesaplanmıştır. Yapılan analizlerde porozite arttıkça elastisitenin, akma dayanımının, kopma dayanımının azaldığı gözlenmiştir. Yoğunluğun ise artan porozite oranı ile azaldığı görülmüştür. Bunun yanında kaplama yapılmasının malzemenin elastiklik modülünde, akma dayanımında ve kopma mukavemeti değerlerinde artışa neden olduğu gözlemlenmiştir., Nanotechnology and nanoscience have become a significant part of academic research studies since the development of electron microscopes. Nanoporous materials, one of the fundamental branches of nanomaterials, attracted researchers’ attention all over the world due to their unique mechanical, physical and chemical properties. They can be used as actuators, sensors, catalysis, insulators, electrodes, energy absorbents and separators as a result of their high surface to volume ratio and their original surface, structural, bulk and excellent electro-catalytic characteristics. Alternative pore proportion, porosity, pore configuration and combination of altered pores and surface characteristics provide numerous appliances. This widely usage area encourages physicists, biologists, chemists and engineers to discover new porous materials, new production methods and new simulation techniques to define the characteristics of porous materials. In this thesis, mechanical behavior of nanoporous Al and Cu coated nanoporous Al with different thickness values are investigated by using molecular dynamic simulation. A nanoporous model is generated by using CATIA and MATLAB software. Coordinates of the spheres center points are generated randomly and radii values are given. Furthermore, the nanoporous structure is generated by deleting random spherical structure from a solid block with a CATIA command script. For the coated model, a new material is generated inside the porous structure using a proper algorithm and a thickness is assigned. Subsequently, molecular dynamics (MD) simulations are used to determine the mechanical behavior of coated and uncoated nanoporous structures. One of the most common MD software, LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) is used to determine mechanical behavior of the nanoporous structure. Design parameters and initial conditions of MD simulations such as the dimension, units, atom and lattice types, potential type, atomic mass, initial positions and velocities, temperatures and constraints are applied to the model with LAMMPS. As an interatomic potential, Al-Cu embedded atom potential (EAM), is employed to model to define the interactions between Al and Cu atoms. Simulations are done for different relative densities and completed by using these parameters. Comparisons are made with the results given in literature., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Günümüzde artan nüfus ve sanayileşme sebebiyle ortaya çıkan tüketim artışları, üretim işlemlerinin hızlandırılmasını ve süreçlerin kısaltılmasını gerekli kılmaktadır. Ancak bu hızlı gelişmeler henüz tecrübe edilmemiş bazı problemleri de yanlarında getirmektedir. Bununla beraber, özellikle enerji, kimya, ilaç ve petrokimya gibi sektörler hassas ve yüksek güvenirlikli üretim süreçleri içerdiği için üretimde kullanılan ekipmanların hem bu hassas üretim şartlarını hem de tasarım ömür şartlarını yerine getirmesi gereklidir. Santrifüj pompalar belirtilen sektörlerdeki birçok üretim sürecinin ya ana ekipmanı ya da ana ekipmana destek ikincil kritik ekipman olarak görev yapmaktadır. Santrifüj pompa içerisinde akış genel olarak üç boyutlu, türbülanslı, sınır tabaka ayrılmaları, giriş/çıkış sirkülasyonları ve kavitasyon gibi sebeplerle çalkantılı bir görüntü sergilemektedir. Pompanın tasarımı birçok parametreye bağlı olup, çark ve gövde geometrisi karmaşık bir yapı içermektedir. Bu durum, daimi olmayan çalkantılı akışın hangi etkileşimler sonucunda oluştuğunun belirlenmesini zorlaştırmaktadır. Tecrübe ve benzeşim yaklaşımı ile hidrolik verim açısından iyi tasarlanmış bir pompanın, basınç çalkantıları, yatak ömürleri, titreşim ve gürültü seviyesi gibi diğer kriterler açısından da durumunu belirlemek genel anlamda pompa üretildikten sonra yapılan deneylerde ortaya çıkarılmaktadır. Bu bağlamda, tasarımda gerekli görülen iyileştirmeler ve düzeltmeler ancak iteratif prototip üretimleri, deney tekrarları ve yüksek maliyetlerle gerçekleştirilmektedir. Özellikle son yıllarda bilgisayar teknolojisinde ortaya çıkan gelişmeler, pompa tasarımında yapısal ve akış analizlerinin sayısal olarak yapılarak görselleştirilmesine olanak sağlamış, tasarımın iyileştirilmesinin ve optimizasyonunun bilgisayar üzerinde yapılarak model, kalıp ve deney maliyetlerinin indirgenmesine ve zaman kayıplarının azaltılmasına zemin hazırlamıştır. Yapılan bu çalışmada bir pompanın üç farklı açıdan (Modal, Akış ve Yapısal) sayısal analizleri ANSYS Workbench ticari yazılımı altında yapılmıştır. Yapılan modal analizlerde pompanın üç farklı mesnetleme durumuna karşılık gelen doğal frekanları belirlenmiştir. Belirlenen doğal frekansların pompanın dönme frekansı ve kanat geçiş frekansları ile karşılaştırılması yapılmış, kritik olabilecek mod şekilleri incelenmiştir. Akış analizleri Fluent ortamında URANS(Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes) algoritması kullanılarak çözümlenmiştir. Buradaki akış, çark gövde içerisinde tam bir tur atarken incelenmiş, özellikle dil bölgesi ve çıkış basıncındaki çalkatılar irdelenmiştir. Yapı-Akışkan etkileşimi açısından yapısal analizler akış analizleri ile eş zamanlı yapılarak, akış çözümleri ile elde edilen basınç dağılımları gövde üzerine uygulanmış ve gerilme-şekil değiştirme durumları incelenmiştir., Increasing amounts of consumption, due to the explosion of population and industrialization, necessitated the production processes to be faster and with shorter lead times. However this rapid progress brings some design problems for which solutions based on experience does not exist. Since accurate and highly reliable production processes are mandatory for energy, chemical, pharmaceutical and petrochemical industries; the tools used during production in these industries must assure both accurate production conditions and design life criterions. Centrifugal pumps are being used as the main equipment or the second critical equipment at the stated industries above. Pumps are recorded to be the second most common machinery on earth after electric motors. Recently centrifugal pumps are being designed and produced in various sizes and constructional features. For instance, miniature sized Blood Pumps, giant axial flow pumps with impeller diameters exceeding 4 meters for Flood Control and boiler feed pumps in Power Plants of motor power above 65.000HP. This wide range of application brings challenging problems to cope with on different levels of criticality. It is obvious that the problem arising in the design phase has no direct link to the size of the pump but closely related to application itself. As a result, specific requirements based on application specific standards and additional end-user measures are quite common and define every single step through design, production, quality control, testing, site installation and even shipment of the pump. Pumps are composed of two main components in terms of hydraulic design: Casing and Impeller. Fluid accelerates inside the impeller and steps up kinetic energy and then diffuses to casing. The energy transfer mechanism inside casing and impeller is quite complex. The flow in the centrifugal pump is generally characterized as three dimensional (3D), turbulent and also fluctuating when the flow is dominated by boundary layer separations, inlet/outlet circulations and cavitation. The design of the pump depends on many parameters and the pump geometry consists of very complex structures. These aspects make it difficult to define under which interactive process the unsteady fluctuating flow develops. Vibration, being one of the challenging problems of today, is one of the most important parameters pump designer shall consider. The excitation mechanisms in rotating machinery, especially fluid bearing equipments, may be very complex. Flow separation, cavitation, unsteady flow, recirculation and pressure pulsations are some of the reason for that. But these are not considered as main excitations for vibration, the coupling phenomenon between fluid and structure is defined as the major source. The influence of pressure pulsations on vibration can be characterized by the following; wake flow at impeller outlet part load recirculation distance between impeller vanes and diffuser vanes or volute tongue geometry of impeller trailing edge combination of number of impeller and diffuser vanes fluid properties and gas content inlet conditions resonance and piping excitations Taking into consideration above influencing parameters, the forced vibration of pump is very complex. It is not easy to design a pump just by experience with fair knowledge of fluid-structure interaction. Extended analysis and prototype tests are needed to be conducted in most cases. The evaluation of a hydraulically efficient pump; that is designed by the designers’ experience and similarity laws; with pressure pulsation, bearing life, vibration and noise level criterions are generally inspected with experiments after the pump is manufactured. In this context, necessary modifications and improvements in the design are only possible to be accomplished by checking the experimental results, thus with high costs. Recent developments in computer science led to reduction in pattern/mould production, casting and experimental costs since the flow and structural behavior of the pump can now be numerically simulated and design improvements and optimization process are made using computers. Numerical methods have wide-spread applications on different subjects. FEM (Finite Element Method) and CFD (Computational Fluid Dynamics) methods became indispensible part of design processes and have given a chance for designers to make “Virtual Experiments” before production. In these methods, the computational domain discretized to small computational grids or elements where governing formulations are kept valid for each computational node. FEM is generally used for static and dynamic structural analysis and the calculated results corresponds to nodal points at the element. CFD has different algorithms on discretization, FD (Finite Differences) or FV (Finite Volume) on defining nodal or elemental properties. FEM can also be used in CFD analysis but it is more easy and common to use other methods. Some commercial sofwares use both techniques depending on problem type or users’ choice. Some bottlenecks arise using computational methods and affect the validity of results; accuracy and numerical error high resolution mesh small time steps (transient analysis) hardware requirements software and license requirements post processing huge sized result data To overcome stability and accuracy problems on solutions, optimization of mesh size and measures of quality shall be proposed in the beginning of the analysis. It is also important to consider the computational cost (time and hardware), when defining the optimum computational grid. In terms of accuracy, mesh independence to be analyzed and convergence criteria are to be stated. In many analyses, it takes more time to generate an optimum computational grid than the time on solution phase. Furthermore in some cases, accuracy may have a second level importance where immediate estimate results are needed with an expected level error. Weather forecast can be a good example for this. In this study numerical analysis of a pump is performed with the commercial software ANSYS Workbench considering modal, fluid dynamics and structural aspects. In modal analysis, natural frequencies of the pump are calculated under three different supporting conditions. The calculated frequencies are compared with shaft rotation and blade passing frequency, and critical mode shapes are analyzed. Flow simulations are performed with Fluent using URANS (Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes) algorithm. Flow is analyzed for the impeller making one complete rotation in the casing, and special attention is paid to the volute tongue region and outlet pressure pulsations. Structural analysis is simultaneously conducted with flow analysis. Pressure fields, calculated with CFD, are imposed to volute casing and stress-strain-deformation levels are analyzed. Validations of simulations are done by the tests conducted. The pump is tested under specified operating conditions and off-design conditions in order to calibrate CFD model, and the results are found consistent with the simulations. The vibrations at the bearings are measured on both driven and non-driven side, and levels are checked to corresponding standards. To investigate the influence of piping and installation, the tests are conducted with two different flow control configuration. Results show that poor installations and piping design is dominant than pump itself on the vibration levels., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013, Kemikler; herkesçe bilinen özelliklerinin yanı sıra büyüyen, gelişen, hasar durumunda kendini onaran ve bulunduğu ortama iç yapısını ve dış şeklini değiştirerek adapte olabilme özelliğine sahip canlı dokulardır. Yaşam boyunca devam eden bir süreç olan iç yapının adaptasyonu; kişinin bünyesel özelliklerine ve maruz kaldığı mekanik yüklere bağlıdır. Bu parametrelerden kemik adaptasyonunu en çok etkileyeni Wolff Yasaları olarakta bilinen kemiğin maruz kaldığı mekanik yüklere karşı gösterdiği davranıştır ve yalnızca bu davranışı içeren bir adaptasyon algoritmasının oluşturulması karşılaşılan çoğu durumu açıklamak için yeterli olmaktadır. Bu çalışmada adaptasyon sürecini simüle edebilmek için adaptif elastisite teorisi esaslarından yararlanışmıştır. Teoriye göre yüklemelerde veya sistemde anormal bir değişiklik olduğunda kemik uyarılacak ve yeniden denge durumuna gelebilmek için kendi iç yapısını yani trabeküler kemiğin dağılımını değiştirecektir. Bu teori esas alınarak geliştirilen adaptasyon algoritması sonlu elemanlar programına uygun şekilde monte edilmiştir. Bu algoritmanın şu ana kadar incelenenlere göre en büyük avantajı yükleme gibi saniyeler bazında gerçekleşen bir olay ile adaptasyon gibi günler bazında gerçekleşen bir sürecin iki ayrı fazda ele alınmasını sağlayan yapısıdır. Validasyon için femur kemiğinin yürüme sırasında, diş implantının çevresindeki çene kemiğinin ise çiğneme etkisinde yoğunluk dağılımının zaman içindeki değişimine bakılmış, literatür ile uyuşan sonuçlar gözlemlenmiştir. Gerekli validasyonlardan sonra, L3 segmentini içeren lumbar modeli hazırlanmış ve segmente uygulanmış vida çevresinde bulunan kortikal ve trabeküler yapıdaki kemiklerde günlük yüklemeler sırasında oluşabilecek yapım ve yıkım süreci incelenmiştir. Klinikle örtüşen sonuçlara ulaşılmıştır., Beside the well known functions, bones are capable of growing, repairing itself in a case of fracture and changing its internal structure and external shape constantly to adapt the environment. The lifelong remodeling process modified by a lot of parameter such as; sex, age, race, hormonal, physilogical conditions and mechanical activities. The most influental one is the response of bone to mechanical loading conditions which is also known as Wolff s Law and developing an algorithm based on mechanical activities is sufficient enough for most of the cases. In this study, a model that based on adaptive elasticity theory is proposed which claims that when a change of load or abnormal state occurs, bone is stimulated to adapt its mass to regain the equilibrium state. So driving force of remodeling is the difference between homeostatic state and actual state. The developed remodeling algorithm is implemented to a finite element software program properly. The most important advantage of the algorithm is its structure which decouples the loading cycles (short term events which occur in order of seconds) and the remodeling process (long term events which occur in order of days). Algorithm has been validated against density distribution of proximal femur during gait cycle and density distribution of implant induced mandibula during mastication. Good agreement has been observed with the results available in the literature. After validations, new method is applied to investigate bone remodeling around lumbar pedicle screw and results are found to be consistent with clinical observations., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Bu çalısma kapsamında Cockcroft & Latham, Freudenthal, Ayada, Brozzo gibi hasar modellerinin farklı sıcaklıklardaki sonuçları incelenmistir. Sünek hasar kriterleri hasarın olusumunu ele alısları bakımından, ampirik modeller ile çatlak olusumu ve gelisimi yaklasımını temel alan modeller olmak üzere iki kısma ayrılmaktadır. Üzerinde yoğunlasılıp tez çalısmasının genis kapsamlı olarak ele aldığı kısım ise ampirik modeller olmustur. Bunun sebebi ise sayısal modellemelerin ve analizlerin çatlak olusumu ve gelisimi yaklasımını temel alan modellere kıyasla biraz daha az sayıda deneysel girdi gerektirmesidir. Çalısmada hasar olusumunu incelemek üzere özellikle AL 7075 alasımı tercih edilmistir. Malzeme özelliklerinin doğrulanması, hasar ve kopma bölgelerinin tesbit edilmesi için sıcaklık sarlandırmalı çekme deneyi makinası kullanılarak 25 °C, 100 °C, 149 °C, 204 °C ve 260 °C olmak üzere dört faklı sıcaklıkta çekme testleri yapılmıs, sonuçları kaydedilmis ve bu sonuçlar kullanılarak AL7075 alasımının mekanik özellikleri elde edilmistir. Çalısma kapsamındaçekme deneyi modellemeleri yapılarak her bir modelin farklı sıcaklıklardaki sonuçları elde edilmis ve sonrasında her bir sıcaklık için çekme deneyleri yapılıs ve model sonuçları ile karsılastırılmıstır. Normalize edilmis Cockroft ve Latham ile Brozzo modelleri hariç, çalısma sonucunda modellerin hasar olusan bölgeleri tespit edebildikleri ancak sayısal olarak hasar olusumunu tam olarak tespit edemedikleri görülmüstür., In this study high temperature behaviour of some ductile damage models are investigated. Ductile fractures can be predicted with the help of several ductile fracture criterias found in literature. In the scope of this study, the behaviour of ductile fracture criterias such as Cockroft&Latham, Cockroft-Latham Normalized, Freudenthal, Ayada and Brozzo. In this study, experimental study AL7075 aluminum alloy is specifically chosen. Tensile test results and strain-stress curves at high temperatures are from literature. To verify tensile mechanical specification of experiment material and detect fracture region, fracture pattern, diameter at fracture as an important cirateria for FEM modelling and analysis, high temperature tensile tests are conducted. Tests were carried on at 25 °C, 100 °C 149 °C, 204 °C and 260 °C. During CAE modelling of tensile tests mechanical properties of AL7075 material is used as an input and damage values are obtained at necking diameter prior to fracture at each temperature. Numerical results and experimental results are compared. Except normalized Cockroft and Latham and Brozzo models, it is shown that the current damage models can foresee the location of failure quiet successfully but are no able to predict the failure numerically., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Otomotiv endüstrisi son yıllarda, yasal düzenlemeler ve çevresel kaygıların etkisiyle egzoz emisyonlarını azaltırken; müşteri beklentileri doğrultusunda da daha yüksek performansta ekonomik motor üretmek gibi zor ve çok boyutlu bir problemle karşı karşıyadır. Temel hedef, daha az yakıt tüketen, yüksek performanslı ve düşük egzoz emisyon değerlerine sahip yeni nesil çevreci motor üretimidir. Düşük maliyet, hafiflik ve sessiz çalışma ise diğer ön plana çıkan beklentilerdir. İç basıncın arttırılması ve dizayn değişiklikleri ile tüm bu beklentilerin büyük çoğunluğuna çözüm bulunmuştur. Ancak dizayn değişiklikleri, artan iç basınç ve çalışma sıcaklığı motorlarda start-stop çevrimi esnasında meydana gelen düşük çevrimli termomekanik yorulmayı çok daha fazla dikkat edilmesi gereken bir sorun haline getirmiştir. Halihazırda silindir kafası ve bloğu için kullanılan gri dökme demir genel beklentileri sağlamakta yetersiz kalmakta yeni malzemelerin kullanımı/geliştirilmesi gerekmektedir. Malzeme problemi, vermiküler dökme demir (CGI, ör. GJV450) ve alüminyum alaşımlarının (ör. Al319-T7B) motor blokları ve silindir kafalarında kullanılmasıyla çözülmeye başlamıştır. Alüminyum alaşımları gri dökme demire oranla çok daha düşük bir yoğunluğa sahipken vermiküler dökme demir daha iyi mekanik özellikleri sayesinde daha az miktarda (ince kesitte) kullanılarak aynı hatta daha iyi performans sağlamaktadır. Gerçekleştirilen bu çalışmada silindir kafasının ömür hesabının yapılması için mekanik ve termal etkiler gerçekçi bir şekilde modellenmiştir. Bilgisayar destekli mühendislik teknolojileri kullanılarak başta silindir kafası ve motor bloğu parçalarının mekanik ve termal yükler altındaki davranışı göz önüne alınarak numerik modeller ve geliştirmeler kullanılmıştır. Bu bilgisayar destekli mühendislij metodolojisi, 1-boyutlu ve 3-boyutlu analitik araçlar kullanılarak motor içi akışkanın modellenmesini ve motor parçalarının yapısal olarak modollenmesini içeriyor. Motor geliştirme projeleri genelde sıfırdan bir geliştirme projesinden ziyade, projelerin devamında yapılan dizayn ve doğrulama prosesi önce yapılmış hesaplara ve varsayımlara dayanır. Hesaplamalar, gerçekleşecek değişiklikleri içerirler. Bu yüzdendir ki, dizayn gereksinimleri uygulamadan uygulamaya ve kalibrasyon tipine göre değişkenlik gösterebilir. Yapılan en küçük bir değişiklik dahi, silindir kafasındaki sıcaklık ve gerinim dağılımını önemli ölçüde değiştirerek, motor ömrünü kabul sınırlarının altında kalmasına neden olabilir. Bu nedenle motor üzerinde gerçekleştirilen çalışmalarda silindir kafası en önemli madde olarak sürekli kontrol altında tutulmaktadır. Motorun her ısınıp soğuması bir ısıl çevrime karşılık gelir. Bir motorun bu yükler altında dayanımı motordan motora, sürücüden sürücüye değişkenlik arzeder. Yine de her motor belli sayıdaki ısıl çevrime direnç gösterecek şekilde tasarlanır. Silindir kafasının ısıl yorulması mekanik gerinim, sürünme ve oksidasyon gibi bir çok farklı mekanizmanın aynı anda çalışması ile gerçekleşen kompleks bir fenomendir Termomekanik yorulma hesabının gerçekleştirilmesi için bir çok disiplinin birlikte çalışması gerekmektedir. Tezin yazımında kurulan kurguda bu disiplinlere sırayla yer verilmektedir. Tezin metodolojisinde, basamak basamak hangi komponent ve sistemlerin ne şekilde modelleneceği anlatıldı. Kurulan analiz modelleri, kullanılan malzeme ve bu malzemenin matematiksel modellenmesine sırayla yer verildi. Silindir kafa malzemesi olarak kullanılan CGI malzemenin davranışının incelenmesi için Chaboche teorisi kullanılmıştır. Chaboche teorisi gerilme/gerinim bazlı olup, artımlı plastisite teorisine dayanan son derece kapsamlı bir modeldir. Analizlerimiz esnasında chaboche malzeme teorisini kullanan bir alt program kullanılmıştır. Bu alt program silindir kafası için ömür hesabını gerçekleştirmektedir. Diğer bir önemli nokta da malzeme testleridir. Thomat alt programı kullanılacak malzeme için yapılmış bir ön değer seti ile kullanılmaktadır. Buna karşın, belli bir silindir kafası için elde edilmiş ve başarılı sonuçlar vermiş TMF parametreleri, aynı malzemeden yapılmış farklı bir mimariye sahip başka bir silindir kafası için aynı derecede başarılı sonuçlar vermeyebilir. Dökümhane farklılığı da bu varyasyona olumsuz yönde etki edecek önemli bir unsurdur. Bir kez imalatçı seçilip prototip kafalar üretildikten sonra, bu kafalardan çekilecek numunelerle ek testler yapılacak ve tüm parametreler korale edilmesi gerekmektedir. Bu hem döküm kalitesini değerlendirme hem de başarılı ömür tahmini yapabilme imkanı veremektedir. Bir diğer konu ise sıcaklığın modelimize eklenmesidir. Sıcaklık, malzeme karakterizasyonuna ve motorun ömrüne etki eden en önemli parametredir. Bu yüzden motorun çalışma koşullarındaki sıcaklık dağılımının en doğru şekilde hesaplanması ve bu hesapların test sonuçları ile korele edilmesi analizlerin doğruluğu bakımından önemlidir. Sıcaklıkların doğru hesaplanabilmesi için motor sıcaklığına doğrudan etki eden soğutma suyunun etkisinin doğru şekilde modellenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada konjuge kafa/blok analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu tip ayrık analiz metodu özellikle konsept fazı gibi akışkan yüzeylerinde çok fazla iterasyon gerektiren tasarım çalışmaları için özellikle uygundur. Bu nedenle konsept motor geliştiren şirketlerin tercihi olmuştur. Motor bloğu ve silindir kafasını modellerken, gerçekleştirilmesi gereken diğer bir iş de soğutma ceketlerinin hesaplamalı akışkanlar dinamiği (Computational Fluid Dynamics - CFD) metodları ile modellenmesidir. Dizel motorlarında silindir içindeki ortalama gaz sıcaklıkları 1000 C° dereceyi aşan sıcaklıklara ulaşmakta ve bu değer daha verimli motor arayışıyla her geçen gün artmaktadır. CFD metodları soğutma sıvısı ve metal yüzeyler arasındaki konveksiyon katsayısı dağılımını ve kanal içerisinde soğutma sıvısı sıcaklık dağılımını hesaplamakta kullanılır. Bu veriler termal analizde sınır değerleri olarak kullanılır ve blok ve silindir kafasındaki sıcaklık dağılımını belirler. Silindir kafası ve motor bloğu analizlerinde diğer bir önemli ilerleme silindir için yanma modellerinin sonuçlarının doğrudan yanma yüzeylerine beslenmesidir. Mevcut metod 1D termodinamik analiz sonuçlarının kafa ve blok yüzeylerine elle girilmesi ile gerçekleştirilir. Kafa enjektör çevresinde bir kaç bölgeye bölünür ve buraya termodinamik analiz sonucu ısıl katsayılar ve gaz sıcaklıkları uygulanır. Bu nedenden dolayı enjektör sprey açısı ve konumu gibi etkileri görmek mümkün değildir. Örnek olarak bir spreyin altında kalan bölgenin normalden daha sıcak olması beklenirken mevcut analzi metodunda bunlar görülmemektedir. Modellenen yanmanın doğrudan silindir alt yüzeyine tanımlanması (mapping) buna imkan verecektir. Sonlu elemanlar yöntemi ile beraber altmodelleme (submodel) yöntemi de çalışmalarımız esnasında geliştirildi. Kurulan modellerin milyonun katları kadar eleman içermesinden dolayı analiz sürelerini çok uzun olması beklenmektedir. (100-120 saat civarında) Çalışmak istediğimiz bölgeleri motor üzerinde belirleyerek kuracağımız altmodeller çok daha kısa sürede istediğimiz sonuçları almamızı sağlamıştır. Bu modelleme yeteneği ile beraber daha verimli çalışma süreleri elde edilerek, kullanılan yazılımların lisans masrafları önemli derece de azaltılmıştır. Bu tez çalışmasının sonucunda, geliştirilen veya tasarlanan bir konsept motor için kritik olan silindir kafasının termomekanik olarak yorulma ömrü hesaplandı. Bu şekilde çok maliyetli olan prototip ürün ve motor testlerine gerek kalmadan bu tez metodolojisiyle yorulma ömrünün tespit edilmesi gerçekleştirilmiştir., In recent years, automotive industry faces a difficult and versatile problem such as producing more economical engines with higher performance according to customer expectations while reducing exhaust emissions due to legal regulations and environmental concerns. The main objective is to manufacture silent, cheaper and lighter new generation green engines with low exhaust emissions which also show higher performance and consume less fuel. All these expectations have solved partially by increasing the peak firing pressure and modifying the design. However, thermal fatigue occurring during the start-stop cycle has become an important issue that should be taken into consideration more carefully with these modifications, increasing internal pressure and working temperature inside engines. Currently used gray cast iron as cylinder head and block material is insufficient to provide general expectations so new materials should be used or developed. Material problems began to unravel with the use of vermicular cast iron (CGI, GJV450) and aluminum alloys (ex. Al319-T7B) for engine blocks and cylinder heads. The density of aluminum alloys is much lower than grey cast iron and using a smaller amount of vermicular cast iron provides same or even better performance in low thickness with its better mechanical properties. In addition to material upgrade of the material, it is important to prove out their performance and life spending less time and cost. The 60%-70% cost of “Development of engine and transmission components” is due to the validation tests. Projects which created with the help of traditional product development mentality, analytical calculations and previous experiences requires a large number of tests, are the reason for the high cost. The percentage of computer-aided analysis in the product development budget is seriously low (expressed in terms of a few percent) because of carrying on old methods in some areas and lack of usage. It is possible to achieve great profit in the design with correct approaches and applications if the progress in the methods and their fewer prices when compared to tests is considered. In recent years, design studies on this subject are carried out significantly. Computer-aided analysis of gray cast iron parts indicated successful results, however results for the vermicular cast iron which is newly used in automotive industry are not reliable at the same rate. The main reason for this difference is the assumption of material constants same for all parts for the classical approach, whereas vermicular cast iron has heterogeneous microstructure (nodularity) which formed due to varying cooling rate with the cross section. Companies develop their own experimental data for the identification of cross-sectional properties and sharing information is almost never made. Thermal and mechanical loadings become more obvious due to non-homogenous microstructure of cylinder head which consist of a combination of thin and thick sections of complex geometrical parts. Engine blocks and/or cylinder heads are subjected to verification/performance tests in the dynamometer after the design stage. Despite being expensive, dynamometer tests are the basic test approach for all engine manufacturers. The necessity of collecting the prototype engine and long test periods with standard fuels like thousands of hours are the reason for expensive tests. In general, a test lasts for months and thousands of liters of fuel consumed during that time. Design results can be obtained too slowly because of this long period of experiments, sometimes effect of a small change can be observed for months. In this study, the aim is the simulating thermal-mechanical fatigues which is going to be used for modeling of cylinder head, one of the most complex parts of new generation engines. In this way, any type of cylinder head produced from different materials may be analysed faster and more economically without the need to collect engine. In addition to cost advantages, pollution created by combustion of thousands liters of fuels will be reduced by using gaseous fuels such as natural gas because diesel/gasoline is not used as fuel, thus an environmentally friendly test method will be developed for green engines., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Raylı taşıt dinamiği demiryolu mühendisliğinin temel konularından biridir. Farklı fiziksel koşullar altında aracın davranışı yapılan dinamik analizler sonucu belirlenir. Aracın dinamiğini etkileyen temel parametreler taşıtın boyutları, kütle ve atalet değerleridir. Ayrıca süspansiyon elemanlarının yay ve sönüm katsayıları ve bu elemanların bağlantı noktalarının konumları da taşıt dinamiğini etkilmektedit. Taşıtın davranışını belirleyen bir diğer önemli parametre ise tekerlek ve ray profilidir. Tekerlek profilinin yuvarlanma düzlemi aracın düz yoldaki davranışını, flanş bölgesi ise kurptaki davranışını belirlemektedir. Metro ve hafif metro sistemlerinde tekerlek profili standartlar tarafından belirlenirken tramvay hatlarında ise işletmeci tarafından hat karakteristikleri ve işletme hızı gibi parametreler göz önünde bulundurularak belirlenmektedir. Tekerlek profili tasarımında dikkat edilmesi gereken ana husus konfor-güvenlik ilişkisinin doğru bir şekilde kurulmasıdır. Bu tez kapsamında raylı taşıt dinamiğinde önemli bir etkiye sahip olan tekerlek-ray teması üzerinde durulmuştur. Öncelikle Simpack yazılımında bir tramvay aracına ait 52 serbestlik dereceli dinamik model oluşturulmuştur. Daha sonra üç farklı tekerlek profili (TTP1, TTP2 ve TTP3) modele eklenerek performansları incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Yapılan kararlılık, konfor ve kurp analizleri sonucunda TTP2 ve TTP3 profilleri konfor, yanal kararlılık açısından daha iyi sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir. Kurp analizinde ise her üç profilinde güvenlik sınırlarını aşmamakla birlikte TTP1 profilinin deray oranı daha düşük çıkmıştır. Yapılan bu tez ile modellenen tramvay aracının dinamik sürüş performansı bakımından en uygun tekerlek profili belirlenmiştir. Önerilen tekerlek profili ile konfor iyileştirilirken güvenlik standartlar tarafından belirlenen sınırlar içerisinde tutulmuştur., Metro and trams are one of the most cost effective vehicles in urban transportation. This is due to the low energy loss of metal on metal contact between wheels and rail. The advantageous characteristics in passenger carrying capacity and punctual operation make them more preferable than other urban transportation vehicles. They also offer a secure and comfortable trip for passengers. Metro and trams differ from other railway vehicles in operating conditions. Some main differences are the distance between stations, passenger capacity, braking and acceleration. Especially tram vehicles’ design inputs vary considerably since they are operated within the motorway traffic and with respect to city’s weather condition and geological specification. The selection of railway wheel and rail profiles is a challenge that has faced engineers since the dawn of the railway age. This thesis is mainly focused on rail-wheel profile contact which has a very important effect on railway vehicle dynamics. Metro and light rail vehicle wheel profiles are determined with respect to the predefined standards. However in tramways, it is determined by the operator considering the parameters such as line characteristics and operating speeds. Increasing axle loads, the presence of tight curves and light vehicles causes more complexitty for wheel/rail interface. These differing requirements are all oriented toward same targets; increased durability and comfort, reduction of maintenance costs, and increased safety. First of all, the dynamic model is created in Simpack software. The dynamic behaviour of a railway vehicle can be analysed using three types of analysis: • linear analysis, for the evaluation of the vehicle model eigenvalues; • stability analysis, used for the evaluation of the critical speed of the vehicle; • dynamic analysis, to simulate the actual behaviour of the railway system in operating conditions. The complete vehicle–track system can be split up into three subsystems: vehicle, wheel–rail contact, and track.The first step in every vehicle computer simulation is to set up a mechanical model appropriate to fulfil the desired simulation task. The multibody system (MBS) approach is a powerful and widely used method for this procedure, especially if the vehicle’s running behaviour is to be analyzed. The typical model of a railway vehicle is composed of the three sub-assemblies: the car body, the front bogie, trailer bogie and the rear bogie. Each bogie consists of the bogie frame, bolster, and two wheelsets. In this research, the car body and bogie frames, as well as the wheelsets are treated as rigid bodies and are defined by their mass–inetria characteristics (mass, moments of inertia, and the position of the centre of gravity), and by the relative position of the bogies with respect to the car body itself. Each rigid body has six degrees of freedom; three translations and three rotations. All bodies are connected by linear and non-linear springs and dampers, representing the primary and secondary suspensions. Primary and secondary suspensions are often used to support the carbody components and to provide vibration isolation. The primary suspension is connected between the wheelset and the side frame, while the secondary suspension is connected between the bolster and the side frame. The primary and secondary suspensions consist of spring, damper, bump stop and trailer arm. Difference between contact areas is presented by creating contact models for these three wheel profiles. Mode frequencies and dampings are investigated by applying the modal analysis to investigate the stability of the system. Resonance characteristics of components such as carbody, bogie and bolster are observed with the aid of their mode shapes. Stability of the system indicated by investigating the damping values and root-loci figures for a speed range of 0-70 km/h. On the other hand, after the analysis of the most critical curve area under operating conditions, equivalent conicity did not exceed the limits. Lateral irregularity is applied to the straight track to see the lateral movement of the carbody during maximum velocity of 70 km/h. Lateral movement of the carbody is absorbed in time after the analysis and stability of the vehicle is proved for these conditions. Superiority of the TTP2 and TTP3 wheel profiles is shown by the lateral stability analysis results. Comfort index from EN 12299 standard is compared between three wheel profiles by using a track irregularity which is defined in ORE B176 and also superiority of the TTP2 and TTP3 is investigated with respect to comfort for passengers. L/V ratio, creepages, creep forces and lateral forces are compared for each wheel profile by curve analysis for the most critical curve in the line. As a result, altough none of the wheel profiles exceed the safety limit, TTP1 profile yields much safer results. On the other hand, TTP2 and TTP3 generates lower lateral forces during the curve than TTP1 profile. Therefore, TTP2 and TTP3 profiles have superior characteristcs for maintenance costs and irregularites on wheel and rail profile. To sum up, TTP1 profile is safer for curve analysis and TTP2 and TTP3 profiles have superior lateral stability and comfort characteristics and less lateral forces generated acting on the rail. Basic principle for wheel profile design process is building the relation between comfort and safety in a proper way. Comfort should be improved while safety limits should not be exceeded for designed wheel profile. With respect to these informations, optimization can be done on the wheel tread and flange area to get better results for safety and comfort. Additionally, profiles can be compared for wear conditions., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, Bu çalışmada, sonlu elemanlar yöntemine alternatif bir yöntem olan ağsız yöntemlerden kenar bazlı yumuşatılmış radyal nokta enterpolasyon yöntemi kullanılarak dalga yayılımı problemi simule edilmiştir. Matematik model Matlab programı kullanılarak hazırlanmış olup modeli doğrulamak adına aynı analiz hem Abaqus programında hem de Matlab programında koşturulmuştur. Her iki programdan elde edilen yerdeğiştirme değerlerinin birbirine benzer olduğu gözlenmiştir. Bu nedenle matematik model doğrulanmış olmuştur. Dalga yayılımı problemi için yapay sınır koşullarının uygulanması gerekmektedir. İleten sınır yöntemi, yapay sınır koşullarını sağlamak amacıyla bu çalışmada kullanılmıştır. Doğrulanmış matematik modele ileten sınır yöntemi de eklenerek kolon probleminde darbe yükü altında tek boyutlu dalga problemi incelenmiştir. Matlab programından elde edilen yerdeğiştirme değerlerinde sönümlemenin gerçekleştiği fark edilmiştir. Özellikle ileten sınır yönteminin uygulandığı sınırdan elde edilen yerdeğiştirme değerleri sıfır değeri etrafında salınım yaptıktan sonra analiz sonunda sıfır değerinde sabitlenmiştir., In this study, the edged based smoothed radial point interpolation method, kind of meshfree methods, is used fort he simulation of wave propagation problem. Numerical model is written at Matlab programme and Abaqus programme is used in order to validate the numerical model. The same analysis procedure and model are set into Matlab and Abaqus programme for the validation. The similar displacement results are obtained from Matlab and Abaqus programmes. For this reason numerical model is validated. Artificial boundary conditions must be implemented for the wave propagation problem. Transmitting boundary method is used for the simulation of the artificial boundary conditions. Column problem is set in order to critise one dimensional wave propagation problem under impulse load. Absorption is observed according to displacement results from Matlab programme. Especially for the transmitting boundary, displacement values are oscillated at zero. At the end of the analysis, displacement value is fixed at zero., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012, İki veya daha fazla sayıdaki maddesel ortamın birbirleri içerisinde difüzyona uğramaları neticesinde oluşan sürekli ortama karışım adı verilmektedir. Bu çalışmada iki lineer elastik katının karışımından oluşan bir sürekli ortam için düzlem gerilme ve düzlem şekil değiştirme durumlarındaki Beltrami-Michell denklemleri elde edilmiştir. Bu amaçla iki elastik katı karışımı için verilmiş olan lineer bünye denklemleri, süreklilik denklemleri ve difüzyon kuvveti vektörü denklemi gibi çeşitli denklemlerden yararlanılmıştır. Düzlem gerilme ve düzlem şekil değiştirme durumları için karışımın iki bileşenine karşılık gelen ikişer Beltrami-Michell denklemi elde edilmiştir. Sonraki aşamada düzlem gerilme ve düzlem şekil değiştirme durumlarına örnek olan dönen ince disk ve dönen uzun silindirik çubuk problemleri, elde edilen Beltrami-Michell denklemleri ve Airy gerilme fonksiyonu yaklaşımı kullanılarak incelenmiş ve gerilme alanları ile yer değiştirme alanları elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar üzerinden çeşitli grafikler oluşturulmuş ve değerlendirmeleri ile birlikte sunulmuştur., A mixture is a continuous medium in which two or more different materials are diffused. In this study, the Beltrami-Michell equations in the plane stress and the plane strain conditions are obtained for a homogeneous mixture of linear elastic solids. For this purpose various equations that are given for a binary mixture of linear elastic solids are used such as linear constitutive equations, continuity equations, and diffusion force vector equation. Two Beltrami-Michell equations are obtained corresponding to the two mixture constituents for the both plane stress and the plane strain cases. Following this, the thin rotating disk and the long rotating rod problems that are edifying the plane stress and the plane strain cases are examined by the use of the obtained Beltrami-Michell equations and the Airy stress function approach. The stress and the displacement fields of the each constituent are obtained for both cases. Using the results, various graphs are obtained and presented providing the necessary reviews., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Bu tez çalışmasında iki zamanlı Wankel tipi döner pistonlu motorun uygulanabilirliği Dr. Osman Akın Kutlar tarafından önerilen çözüm yöntemi kullanılarak incelenmiştir. İki zamanlı Wankel motoru konusunda yapılmış akademik bir çalışma bulunmadığı için dört zamanlı Wankel motoru verileri kullanılmıştır. İki zamanlı Wankel motorunda yanma karakteristiği dört zamanlı Wankel motorundakiyle aynı kabul edilmiştir. Üst ölü noktadaki gazların hızının üst ölü noktada ısı taşınımı katsayısına etkisi ihmal edilmiştir. İki zamanlı Wankel motorunda dolgu değişimi hesaplanarak indike basınç diyagramı çıkarılmıştır. Dolgu değişimi sırasında akış hızının ses hızının üstüne çıkması hallerinde dolgunun ses hızıyla hareket ettiği kabul edilmiştir. Manifoldlar çok kısa kabul edilerek manifoldlardaki basınç dalgalanması ihmal edilmiştir. Süpürme manifoldunda reed valf bulunduğu veya egzoz gazlarının geri tepmediği varsayılmıştır. Elde edilen basınç verileriyle segmanlara etkiyen bileşke kuvvet bulunmuştur. Segmanın bileşke kuvvetler etkisinde gövde yüzeyinden ayrılıp ayrılmadığı kontrol edilmiştir. Moment çalkalanması hesaplanarak motorun çalışma karakteristiği çıkarılmıştır. Moment karakteristiği incelendiğinde motorun volan kütlesine ihtiyaç duymadan çevrimini devam ettirdiği görülmüştür. Moment grafiğinden çıkarılan bir diğer sonuç ise motorun açısal hız çalkalanmasının azalması olmuştur. Mazda 13B motorunun gövdesinin iki zamanlı Wankel motoru için uygunluğunun yapısal analizi yapılmıştır., In this thesis, applicability of two-stroke Wankel type rotary engine suggested by Dr. Osman Akın Kutlar is studied. According to the absence of academic studies on two-stroke Wankel engine, data from four strokes Wankel engine is used. Combustion model is supposed the same as four strokes Wankel engine for the two-stroke Wankel engine. Effect of the gas velocity on the heat transfer coefficient at the top dead center is ignored. In two-stroke Wankel engine, mass exchange is calculated for indicated diagram. It’s accepted that the gas has the sound velocity if its velocity becomes supersonic during the mass exchange process. With acceptation the length of manifolds so short, pressure fluctuation is ignored. It’s supposed that there is a reed valve in the intake manifold i.e. exhaust gas could not able to push back into the intake manifold. Using the pressure data, resultant force is found effecting on apex seals. Apex seal is inspected that if its contact is lost or not from housing surface due to the resultant force. Momentum fluctuation is calculated for the engine working characteristic. When the momentum characteristic is studied, it’s seen that the engine does not need a flywheel to continue its cycle. Another result from momentum chart is reduction of the engine’s momentum fluctuation. Structural analysis is done for Mazda 13B engine housing to use in the two-stroke Wankel engine., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Bu çalışmada kesirli türev hesaplamaları kullanılarak yeni bir boyutlu viskoplastik model geliştirilmiştir. Bu konu, teorik çalışmaları, bilgisayarda sayısal programlamaların yanı sıra laboratuarda deneysel çalışmaları da içermektedir. Kesirli türev hesaplamalı/Fraksiyonel viskoplastik model için sürünme ve gevşemenin matematiksel kavramları tanımlandı. Bu tanımlamalar klasik viskoplastik modelin mevcut sürünme ve gevşeme tanımlamaları ile nümerik programlar kullanılarak karşılaştırıldı. Sürünme-düzelme ve gevşeme testleri Polyamid6 (PA6) kemik şekilli numune ile viskoplastik bölgede gerçekleşirildi. Deneyler Almanya- Bochum Ruhr üniversitesi mekanik laboratuarında PA6 kemik şekil numuneleri ile gerçekleştirildi. Kesirli viskoplastik modelin parametreleri PA6 malzemesi için test sonuçları ve eğri-düzeltme metodu kullanılarak tanımlandı. Program kodları yeni parametre değerleri ve malzeme sabitlerini kullanarak yeniden çalıştırıldı. Kesirli viskoplastik model ve klasik viskoplastik model deney sonuçları ile karşılaştırıldı. Kesirli viskoplastik modelin klasik viskoplastik modele göre test sonuçlarına daha yakın sonuçlar verdiği tespit edildi. Ancak bu yeni fraksiyonel viskoplastik modelin sünme için sınırlamaları olduğu belirlendi., In this study, a new one-dimensional viscoplastic model was developed by using fractional calculus. This topic required theoretical studies, numerical programming at the computer as well as experimental work in the laboratory. Mathematical concepts of creep and relaxation for fractional viscoplastic model was defined. These definitions were compared with creep and relaxation definitions for classical viscoplastic model using numerical programs. Creep-recovery and relaxation tests were performed using Polyamide 6 (PA6) dog-bone specimens in viscoplastic region. Experiments were tested on PA6 dog-bone specimens in mechanic laboratory of Ruhr University of Bochum in Germany. Fractional viscoplastic model parameters were defined for PA6 material by using test results and curve fitting method. Program codes were run again using new parameter values and material constants. Fractional viscoplastic model and classical viscoplastic model were compared with experimental tests results. Fractional viscoplastic model give closer results to the experimental tests results than classical viscoplastic model is deduced. However this new fractional viscoplastic models limitation for creep was determined., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Özellikle gelişmiş toplumlarda kalp ve damar hastalıkları insan hayatını tehdit eden en önemli unsurlardan biridir. Bu sebeple günümüzde araştırmacılar dolaşım sisteminin sağlıklı ve patalojik vaka durumları üzerine araştırmalarını arttırarak sürdürmektedirler. Araştırmaların bir kısmı biyoloji ve tıp disiplinleri konularında ilerlerken aynı zamanda matematik, mekanik ve bilgi teknolojileri alanlarında da çalışmalar devamlı gelişme göstermektedir. Hesaplama ve ölçüm imkanlarının çok hızlı gelişmesiyle beraber dolaşım sistemini konu alan matematik ve mekanik denklemlerin oluşturulması ve incelenmesi kolaylaşmıştır. Bu çalışmanın amacı, damarın kendini yeniden modellemesi ve gelişim sürecinin bir göstergesi olduğu belirtilen ön birim şekil değiştirmelerin üzerinde durularak literatürde bulunan teorik ön birim şekil değiştirme kabulünün doğrudan gelişmiş optik ölçümler ile ortaya çıkan sonuçlar karşılaştırılması ve sonuçların değerlendirilmesidir. Çalışma kapsamında öncelikle damar duvarının anatomik yapısı hakkında temel bilgiler verilmiştir. Bu bölümü damar duvar mekaniğinin incelenmesi bölümü takip etmiştir. Damar kinematiğine girilmiş ve ileri yöndeki şekil değiştirmeler için matematik ifadeler verilmiştir. Bu ifadelere ek olarak tersine denklemler de elde edilmiştir. Bir sonraki bölüm olan deneysel çalışmalar bölümünde ise öncelikle optik şekil değişimi ölçüm sistemlerinin doğrulukları üzerine çalışmalar yapılmıştır. Her bir testin hata miktarları değerlendirilmiştir. Damar duvarının ön birim şekil değiştirmelerinin ölçülebilmesi için bir deney düzeneği oluşturulmuş ve deneyler gerçekleştirilmiştir. Son bölümde çalışmanın değerlendirilerek sonuç çıkarımları yapılmış, ilerleyen dönemlerde çalışmanın nasıl geliştirilebileceğine dair yorumlara yer verilmiştir. Deneyler sonucunda doğrudan ölçüm sonuçlarıyla teorik sonuçlar arasında belirgin bir fark ortaya çıkmıştır. Ortaya konular bu fark ve çalışmanın çıktıları gelecekteki çalışmaları tetikleyecek ve katkı sağlayacak unsurlar olarak önem taşıyacaktır., Cardiovascular diseases are one of the most important threat to human life in civilized world. Therefore nowadays researchers are mainly concentrated on investigating healthy and pathological cases of cardiovascular system. While a part of reasearch proceed on biological and medical studies, simultaneously another part proceeds on the ever-growing mathematics, mechanics and information technologies. Developing and investigating mechanical and mathematical formulations entreating vasculature, became easier with the help of progression on computational and experimental systems. The aim of this study to focus on residual strains which is agreed to be one of the main indicator of growth in arterial wall, which is a biological tissue, and compare and evaluate experimental result obtained by advanced optical measurement systems to the result of theoretical assumptions In the scope of this study initially the basic anatomical and histological information about arteries is given. This section is followed by the section on the mechanics of arterial wall. Kinematics are introduced and mathematical formulations are given for forward deformation. In addition to that reverse deformation formulations are also derived. In the next chapter named experimental studies, firstly studies conducted on investigation of accuracy of optical correlation systems. Error values of each verification test are evaluated. Then, radial cuts are introduced to arterial wall segments and strains are measured on exterior surfaces. In the last section the implications of the study is evaluated. Ways of developing-contributing this study in future studies are indicated. At the end of the study a significant difference between theoretical and experimental results revealed. This results and implications of the study will surely trigger and contribute future studies on the subject., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Atlantoaksiyel kompleks hem boyun bölgesinin hareketliliğini sağlaması hem de kafatasının ağırlığını taşıması bakımından omurganın önemli bir yapısıdır. Normal şartlar altında dayanımı yüksek bir oluşum olmasına rağmen, kaza sonucu ortaya çıkabilecek olan ağır travmalarda yapıda hasar gözlenebilir, hatta travma yapının kafatasını taşıma özelliğinin yok olmasına sebep olabilir. Ancak cerrahi operasyonla düzeltilebilecek olan yapının görevini yerine getirememesi Atlantoaksiyel kompleksin stabilitesinin bozulmasının bir çeşidi olarak bilinmektedir. Bu sebepten, uygulanmakta olan veya ileride geliştirilebilecek olan cerrahi yöntemler üzerine yapılacak olan araştırmalar büyük önem taşımaktadır. Gün geçtikçe artan imkanlar, çeşitli metodlarla bilgisayar ortamında, yöntemlerin pozitif ve negatif yönlerini bulmaya izin vermektedir. Bu çalışmada, 2005 yılından bu yana İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Nöroşirurji kliniğinde atlantoaksiyel kompleks instabilitesi olan hastalara uygulanmakta olan Bilateral C1-C2 pençe uygulamasının operasyon ve sonrası süreçlerini sayısal olarak da değerlendirebilmek amacı ile simülasyon yapılması amaçlanmıştır. Günümüze kadar, pek çok cerrahi yöntemle ilgili olan araştırmaların yer almasına rağmen, hastaların klinik anlamdaki takipleri dışında C1-C2 pençe uygulamasının etkinliğinin mühendislik açışından incelenmesinin olduğu bir çalışmaya rastlanmamıştır. Çalışmanın ilk kısmında, omurga anatomisi hakkında çok kısa bilgi verilmiştir. Bu bilgilendirmenin ardından, Atlantoaksiyel kompleks daha detaylı bir şekilde incelenmiştir. Atlantoaksiyel İnstabilitesi üzerinde basit bir şekilde durulduktan sonra yapının stabilitesinin sağlanması amaçlı uygulanan posterior cerrahi yöntemlerine yer verilmiştir. Sonlu elemanlar yönteminin ve biolojik yapılar için kullanılmakta olan malzeme modellerinin biraz daha iyi anlaşılabilmesi için sürekli ortamlar mekaniğinin biyomekaniğe uygulanması hakkında özet bilgi verilmiştir. Pençe uygulamasında kullanılmakta olan parçaların, Atlantoaksiyel kompleksin kemiksi ve yumuşak dokulu bileşenlerinin katı modellerinin oluşturulması hakkında açıklama yapılmıştır. Bir sonraki aşamada, hazırlanmış olan katı modelden yararlanarak sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Bu modelin yeterince dogru çalışıp çalışmadığından emin olmak için yakınsama testi ve model doğrulaması yapılmıştır. Cerrahi operasyon süreci ve sonrasını yansıtmak üzere verilen uygun yükleme koşulları sonrası elde edilen sonuçlara göre, operasyon sırasında kemiklerde mikro çatlakların, yumuşak dokularda da yırtılmaların meydana gelebileceği gözlenmiştir. Bu olumsuzluklara rağmen, uygulanan yöntem yapıya beklenen stabiliteyi sağlamaktadır. Son olarak, ileride yapılabilecek olan çalışmalar belirtilmiştir., The Atlantoaxial complex, with its function to generate rotational motion of the neck while bearing the weight of the head, is a crucially important structure of the spinal column. Although it is extraordinarily strong in nature, damage of the complex and even loss of head bearing ability can occur due to a severe trauma arising from an accident. In medical term this state is referred to as a type of Atlantoaxial Instability which can only be treated by surgical instrumentation. Thus, research on the currently used spine instrumentation techniques, as well as development of new methods have significant scientific and medical importance. On a computational basis, the efficiency and drawback of both currently applied surgical processes and also ones that may develop in the future can be investigated. This work is aimed at simulation of intraoperative and postoperative process of bilateral C1-C2 Claw application which has been adapted to patients with upper cervical instability at the Neurosurgery Clinic of Istanbul University Cerrahpasa Medical School since 2005. Even though much work has been done about various sorts of cervical spine instrumentation techniques in literature; excluding clinical survey, there is not any study for Bilateral C1-C2 Claw application on engineering basis to observe the effectiveness of the technique. In the first part of this study, the basics of spinal anatomy is presented. Afterwards Atlantoaxial complex has been introduced in detail. Posterior instrumentation techniques used to reconstitute atlantoaxial stability have been introduced following the brief information about Atlantoaxial Instability. Informational summary concerning continuum mechanics applied to biomechanics has also been provided. Solid modeling processes of the Bilateral C1-C2 Claw instrumentation components, hard and soft members of the Atlantoaxial complex for computer simulations have been also explained in detail. Next, basics of finite element methods in elasticity have been presented and the 3D solid model of the C1-C2 construct was used to perform Finite Element Analyses (FEA). The details on the convergence study and validation of the model to be ensured whether if finite element model of implanted Atlantoaxial Complex works fairly well or not have also given. The thesis concludes with the results based on FEA performed to simulate intraoperative and postoperative process of the proposed stabilization system. It has been commented that during intraoperative process micro cracks on osseous elements and tears on soft tissues can occur. Nevertheless, proposed method is found to be effective to stabilize atlantoaxial complex also from an engineering point of view. Based on the outcomes of this study, comments far future works have been presented., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Otomotiv geliştirme süreci içerisinde koltuk ve koltuk bağlantı tasarımının çok önemli bir rolü vardır. Dünya, Avrupa ve ülkemizdeki araç ve yolcu güvenliği ile ilgili mevzuatların önemli bir miktarı koltuk dayanımı ve emniyet kemeri ile ilgilidir.Yapılan birçok araç çarpışma testi ve trafik kazaları ile ilgili istatistikler göstermiştir ki, yeterli dayanıma sahip olmayan bir koltuk bağlantı tasarımı yolcu hayatını tehlikeye atmaktadır.Bu çalışmada, 2010 yılı sonrasında Avrupa Birliği uyum yasaları çerçevesinde Türkiye’de geçerli olacak olan yeni güvenlik mevzuatını sağlayabilecek koltuk bağlantı tasarımı gerçekleştirilmiştir. Yolcu taşıma amaçlı ticari araç sınıfındaki tüm araçlar bu kanunun kapsamında olacaktır. Mevcut durumda 25 km/sa çarpma etkisine kadar dayanabilen koltuk bağlantı yapısı bu tasarım ile 40 km/sa çarpma etkisi dayanımına yükseltilmiştir. Yapılan tasarım önce bilgisayarlı analiz yöntemleri ile sonra gerçekleştirilen ön çarpma ve çekme testleri ile doğrulanmıştır., In automotive development process, developing seat and the seat attachment has a very important role. A considerable amount of the legislations related to vehicle and passenger safety are for seats and seat belt’ strength in U.S.A, Europe and Turkey. Most of the vehicle crash tests and related statistics of traffic accidents have shown that vehicles which has seats with not enough strength jeopardizes the lives of passengers. In this study, a new seat and seat attachement is designed which provides the European Union laws of the new security legislation which will be valid after the year 2010 in Turkey. All commercial vehicles for passenger transport will be within the scope of this legislation. Current seat attachements of MCVs can withstand the crash effect for 25 km/h however the seat structure and the seat connection of the new design can withstand 40 km/h crach effect and strength. This new design is confirmed by computerized methods of analysis and the physical tests as front crash tests and pull tests., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Gemi boyut ve hızlarındaki büyük artış, gemi titreşimlerini, gemi tasarımı ve yapımında büyük önem taşır hale getirmiştir. Deniz taşımacılığında artan talebi karşılamak için ihtiyaç duyulan bu yapıların daha esnek olması titreşim problemlerine neden olmaktadır. Aşırı gemi titreşimleri, yolcu konforunu ve mürettebat yaşamını önemli ölçüde etkilemekle birlikte makina ve cihazlarda bozulmalara ve yapısal elemanlarda hasara neden olmaktadır. Gemilerde titreşim problemlerinin çözüm kaynağının erken safhadaki tasarım aşamasında belirlenmesinin önemi ve sonradan yapılacak olan düzeltmelerin çok ağır maliyetler gerektirdiği bilinmektedir. Tasarım aşamasında yapılacak olan bir takım basit çalışmalarla ileride ortaya çıkacak büyük titreşim problemlerinin önlenmesi sağlanabilmektedir. Bu çalışmada gemilerde ortaya çıkan titreşim problemleri yerel titreşimler olarak incelenmiştir. Yerel titreşimler açısından geminin en kritik bölgelerinden birini oluşturan ve “Kırlangıç” adı verilen köprüüstü uzantıları incelenmiştir. Bu uzantılar, çeşitli destek açıları için modellenerek sonlu eleman analizi ile doğal frekans ve mod şekilleri belirlenmiştir. İncelenen kırlangıç yapılarının modelleri bilgisayar ortamında da hazırlanarak sonlu eleman analizi ile elde edilen sonuçlar deneysel modal analiz yöntemiyle de doğrulanmıştır. Ayrıca farklı tasarımlar için elde edilen sonuçlar karşılaştırılarak tasarım özelliklerinin sonuçlar üzerindeki etkileri üzerinde durulmuştur., With the increase of ship size and speed, shipboard vibration becomes a great concern in the design and construction of the vessels. The flexibility of vessels which are needed to meet the demand in sea transportation, causes ship vibrations. In addition to undesired effects on passenger comfort and crew habitability, excessive ship vibration may result in the failure of local structural members or malfunction of machinery and equipment. The importance of the solutions of vibration problems which are addressed at the earliest design stage and the great cost in later correction efforts are clear. It is possible to avoid great vibration problems by means of simple studies in the early design stage. In this study, ship vibration problems are studied under local vibrations. The bridge extensions called “Bridge Wing” which are one of the most critical areas of importance to ship vibration are studied. The natural frequencies and mode shapes of these extensions which are modelled with different angles, are determined with finite element analysis. Furthermore, these bridge wing models are prepared in computer and the results obtained by finite element analysis are verified by experimental modal analysis. Besides, the results obtained from different bridge wing designs are compared and effects of design properties on the results are emphasized., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Orantısız Yükleme Durumunda Yorulma Çatlak Büyümesi Özet Orantısız yükleme durumunda yorulma çatlak büyümesinin sayısal modellenmesi yazılan MATLAB kodu ve genişletilmiş sonlu elemanlar metodu ile yapılmıştır. MATLAB kodu çatlak büyümesinin belirlenmesi ve çatlağın bu büyüme doğrultusunda yeniden tanımlanması işlerini gerçekleştire bilmektedir. Çatlak yüzeylerini modellemede Heaviside fonksiyonundan yararlanıldı ve çatlak uçlarının tanımlamasında da dört Branch fonksiyonu tarafından yapıldı. Gerilme şiddeti faktörlerini hesaplamak için, yoldan bağımsız J-integral programa eklendi. Interacting integral sayesinde J-integral programa kolayca ilave edildi. Program karma mod gerilme şiddeti faktörlerini belirlemek için pek çok çatlak plaka için test edildi. Bundan sonra efektif gerilme şiddeti faktörüne dayalı bir model orantısız yükleme durumundaki bir yorulma çatlağının çatlak büyüme oranını ve çatlak büyüme açısını belirlemek için kullanıldı. Orantılı olmayan yükleme dört farklı durum ile sağlanabilir. Her durum için çeşitli yüklemeler test edildi ve bu 4 farklı durum birer örnekle sunulmuştur. Son olarak ta, orantısız yük altında yorulma çatlak büyümesini göstermede hangi Keff formülünün en uygun olduğunu belirlemek için, bir test durumu elde edildi., Fatigue Crack Growth Under Non-proportional Loading Summary Numerical modeling of a fatigue crack growth under non-proportional loading has been done by implementing the extended finite element method (X-FEM) into a MATLAB code, which is capable of handling crack propagation. Heaviside function has been used to model crack faces inside elements and four branch functions has been applied to model crack tips inside elements. To handle the stress intensity factors, the path independent J-integral has been implemented into the program by the way of interacting integral. The program is tested for several cracked plate to determine the mixed mode stress intensity factors. After that a model based on effective stress intensity factor is succeeded to determine both crack growth rate and crack growth angle to illustrate the propagation of fatigue crack under non-proportional loading with high cycle. To sustain the non-proportional loading, the four cases are covered. For each case, several loadings are tested and in this paper each case has been presented with an illustrative example. Finally, a test case is derived to compare which of Keff formula is the most proper one to demonstrate the fatigue crack growth under non-proportional loading, Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Bu çalışmada sabit kalınlıklı izotropik kiriş ve plakların diferansiyel kuadratur metodu kullanılarak doğal frekansları ve buna karşılık gelen mod şekilleri gibi önemli titreşim karakteristikleri incelenmiştir. Öncelikle plak problemine göre daha basit bir örnek olan kiriş problemi incelenmiş, kirişin çeşitli sınır şartlarında doğal frekansları bulunmuş ve mod şekilleri gösterilmiştir. Daha sonra çeşitli boyutlarda ve çeşitli sınır şartlarında plak titreşimleri hem diferansiyel kuadratur metodu hem de sonlu farklar metodu ile incelenmiş, iki durum için de doğal frekanslar hesaplanmış ve mod şekilleri çizdirilmiştir. Çeşitli parametrelerin değiştirilmesinin plak titreşimlerine olan etkisi incelenmiş ve bu etkiler yorumlanmıştır. Elde edilen sonuçlar her aşamada sonlu farklar metodu sonuçları ve bazı plaklar için literatürde bulunan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Tüm analizler Matlab Programı kullanılarak yapılmıştır. Elde edilen sonuçların yeterli doğrulukta ve hassasiyette olduğu gözlenmiştir., In this study, free vibration analysis of isotropic beams and rectangular plates with constant thickness have been achieved using differential quadrature method. In the first analysis section, free vibration analysis of beams which is an easier process than a plate, has been achieved. The natural frequencies and mode shapes have been examined for any combination of the clamped and simply supported conditions. The free vibration of plates has been analyzed using both differential quadrature and finite difference method. The natural frequencies and mode shapes have been examined for any combination of the clamped and simply supported conditions and also for the various ratio of the edges and the number of grid points. The effects of changing various parameters to the natural frequencies and mode shapes have been explained. The obtained differential quadrature results have been compared to mainly finite difference method results, and for some plate configurations have been compared also with the literature results. In all analyses Matlab Program has been used. From the results presented, it can be concluded that differential quadrature method provides the results with adequate accuracy., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Bu çalışmada, uzay, havacılık, otomotiv, inşaat, gemi inşaatı vb. gibi sektörlerde yaygın olarak kullanılan trapezoidal ve sinusoidal oluklu plakların dinamik davranışları incelenmiştir. Çeşitli üretim parametrelerine sahip bu plaklarda farklı oluk sayısı ve oluk yüksekliği değerleri için 368 farklı model oluşturulmuş ve bu modellerin sonlu eleman yöntemiyle farklı sınır şartları için doğal frekans ve mod şekli analizleri gerçekleştirilmiştir. Buna ilave olarak trapezoidal plakların kesit profili değişimleri de incelenmiştir. Farklı kesit profiline sahip 38 adet model oluşturulmuş ve her bir model için dört tarafı ankastre ve serbest-serbest olmak üzere toplamda 76 adet analiz yapılmıştır. Ortaya çıkan doğal frekans değerleri irdelenerek oluklu plaklardaki oluk sayısı ve oluk yüksekliği değerleri ile kesit profillerindeki değişimin plakların doğal frekansları üzerindeki etkileri ortaya koyulmuştur. Ayrıca piyasada üretilen birkaç örnek plak üzerinde deneysel modal analiz çalışması yapılarak sonuçların deneysel olarak da doğrulanması yoluna gidilmiştir., In this study, dynamic behaviours of trapezoidal and sinusoidal plates which are widely used in the fields of space, aviation, automotive, construction, shipbuilding have been analyzed. 368 different surface models varying according to corrugation height and number have been created for these plates which have various manufacturing parameters. These models have been analyzed for different boundary conditions and modal analyses to obtain natural frequencies and mode shapes have been conducted using finite element method. In addition, changes in the trapezoidal cross-section profile have also been investigated by analyzing 38 different plates with varying cross-section profiles. Examining these results, the effects of corrugation height and number on natural frequencies and mode shapes have been determined. Besides, the theoretical results have been verified using the experimental modal analysis technique for some selected models which are being manufactured in the market., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011, Eğri eksenli çubuklar, en basit yapı elemanlarından biri olarak, çok sayıda modern mühendislik yapısında kullanılmaktadır.Günümüzde eğri eksenli çubuklar üzerinde yapılan çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmada, eğri eksenli kademeli çubukların düzlem içi titreşim davranışı ele alınmaktadır.Çubuk statik davranışını ifade eden denklemlerden hareketle, D’Alembert prensibiyle, dinamik davranışları ifade eden denklemlere ulaşılabilmektedir.Dinamik denklemlerin kesin çözümleri Matlab paket programı yardımıyla elde edilmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, eğri eksenli çubukların dinamik denklemlerinden elde edilen kesin çözümü, nümerik ve deneysel olarak elde edilmiş sonuçlarla karşılaştırmak ve birbiriyle olan uyumunu incelemektir. Birinci bölümde, çubuk teorisi hakkında kısaca bilgi verilmiş, çalışmanın amacı ve kapsamı belirtilmiştir. İkinci bölümde, eğri eksenli çubuklarla ilgili literatürdeki mevcut çalışmalar incelenmiş, dinamik problemlerin çözümünde kullanılan yöntemler hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde, eğri eksenli çubukların düzlem iç ve düzlem dışı genel denklemleri verilmiştir.Çubuk statiğinin genel denklemlerine bağlı olarak titreşim denklemlerde verilmiştir. Dördüncü bölümde, çember eksenli kademeli kesitli çubukların titreşim denklemlerinin kesin çözümü Matlab paket programı yardımıyla elde edilen sonuçlar verilmiştir. Beşinci bölümde, çember eksenli kademeli kesitli çubukların doğal frekansları sonlu elemanlar paket programı olan Ansys ile çözülmüş ve sonuçların tutarlılığına bakılmıştır. Altıncı bölüm, deneysel modal analiz çalışmalarını içermektedir.Eğri eksenli kademeli kesitli çubukların analitik ve nümerik cevapları, deneysel olarak elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yedinci bölümde, çalışmanın sonuçları tartışılmış ve yeni öneriler ele alınmıştır, Arch elements are the most simple and the most commonly used structures in engineering area.Considerable amount of attention has been devoted to the analysis of such elements in recent years. This study investigates the free in-plane and out-of-plane vibration of stepped circular arches.Equations of vibration of circular arches are obtained from static equations of circular arches by using D’Alembert’s principle.Exact solutions of dynamic equations are obtained by using MATLAB which is commercial software. The purpose of this study is to compare the analytical and numerical solutions with the experimental studies of stepped circular arches. In the first chapter, a general view for curved beams and the aim of the present study are given in summary. In the second chapter, a detailed review for the studies in the literature on dynamic problems is given.In additionally, some methods are examined. In the third chapter, the governing differantial equations of a curved beam are given for the dynamic problems. In the fourth chapter, exact solutions of stepped circular arches, which is obtainedby using a Matlab code, are given. In the fifth chapter, numerical solutions of stepped circular arches are obtained by using ANSYS commercial software. In the sixth chapter, the experimental studies and modal analysis are performed on different stepped circular beam specimens and the results are presented. Numerical, analytical and experimental solutions of stepped circular arches are compared. In the seventh chapter, the scope of the study is given with the results and discussions., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Amortisörler titreşim sönümleyici olarak bilinirler ve araçlarda güvenlik ve konfor sağlaması amacıyla kullanılırlar.Standart tip amortisör ve yaylı ayaklar olmak üzere iki çeşidi mevcuttur.Çalışma içerisinde, amortisör çeşitleri, yerleştirilmesi ile ilgili kurallar, bağlantı tipleri, sönümleme kuvveti hesap parametreleri gibi kavramlara da yer verilmiştir. Uygulama olarak, hafif ticari bir araca ait iki borulu arka amortisörün “Dr” bigisayar programı yardımıyla valf tasarımı yapılmış ve programdan elde edilen veriler ile amortisör bileşenleri bir araya getirilerek amortisör oluşturulmuştur. Daha sonra bu amortisörün sönümleme kuvvet performans testi gerçekleştirilerek, hedeflenen sönümleme kuvvet değerleri ve test sonuçları mukayese edilmiştir. Valf sistemi dahilinde kullanılan tüm bileşenlerin, çeşitli çalışma hızlarında ne tür etkiler gösterdikleri ifade edilmiş olup, sönümleme kuvvet kontrolü için gerekli tüm parametreler değerlendirilmiştir. Çalışma sonucunda, oluşturulan amortisörün, elde edilmek istenen hedef karakteristiğe oldukça yakın ölçüm sonuçları verdiği gözlemlenmiş ve doğrulanmıştır., Shock absorbers are known as vibration dampers and they are generally used for providing safety and comfort in vehicles.There are two types of shock absorbers which are standart type and mc pherson.Inside the study,shock absorber types,rules regarding installation, attachment forms and concepts like damping force calculation parameters have been mantioned. As application, valve design of a rear twintube shock absorber belongs to a light commercial vehicle has been made by the help of “Dr” computer program and according to the datas obtained from the program, shock absorber has been composed by conflating the valve components. Afterwords, by performing a damping force performance test to the shock absorber, target damping force values and the test results has been compared. It’s been also defined that what kind of effects do all components have used in valve system at various working velocities and all parameters needed has been evaluated for damping force control. As a result of the study, it’s been observed and confirmed that the shock absorber has been composed has given a quite close measurement result to the target characteristics., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Bu çalışmada Hypermesh programı ile takviyeli plakların topoloji optimizasyonu yapılmıştır. Optimizasyonlar, belirli bir gerilme sınırı altında kalarak ağırlığı minimize etmek ve belirli bir ağırlık sınırı altında kalarak doğal frekansı maksimize etmek için yapılmıştır. Optimizasyon sonuçlarını değerlendirmek için ilk olarak düz ve takviyeli plakların statik analizi çeşitli sınır şartları ve yükleme durumları altında gerçekleştirildi. Doğal frekans optimizasyonlarını değerlendirmek için düz ve takviyeli plakların çeşitli sınır şartlarında doğal frekans analizi gerçekleştirildi. Optimizasyonların tamamlanmasından sonra elde edilen sonuçlar daha önceki analiz sonuçlarıyla karşılaştırıldı ve optimizasyon sonuçlarının klasik takviyeli plaklara ait analiz sonuçlarından daha iyi olduğu görüldü. Optimizasyon sonuçları dikkate alınarak, basit tasarımlar oluşturuldu ve basit tasarımların klasik takviyeli plaklardan daha yüksek performans sağladığı görüldü. Son olarak daha önceki akademik çalısmalarda incelenen takviyeli plak örnekleri analiz edildi. Bu takviyeli plak modelleri optimize edildi ve optimizasyon sonucunda daha yüksek performansa sahip takviye formları elde edildi., In this study, topology optimization of stiffened plates has been done with Hypermesh programme. Optimizations have been done in order to minimize the weight with standing under a specified stress boundary and maximize the natural frequency with standing under a specified weight boundary. Firstly, static analyses of bare and stiffened plates under various boundary conditions and load types have been achieved to rate optimization results. Natural frequency analyses of bare and stiffened plates have been done to rate natural frequency optimizations. Results that have been gained after the completion of optimizations have been compared with previous analyses results and it has been seen that optimization results have been better than analysis results belong to classic stiffened plates. Finally, stiffened plate examples that had been studied in previous research papers have been analysed. These stiffened plate models have been optimized and at the result of optimizations stiffener forms having higher performance have been obtained, Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010, Şok ve titreşim ve yalıtımı kara hava ve deniz araçlarında hem sivil hem de askeri uygulamalarda önem arz eden bir konudur. Dengelenmemiş tahrik elemanlarının yaydığı yapısal gürültü sivil uygulamalarda konfor, askeri uygulamalarda ise sualtı izi açısından önem taşır. Ayrıca özel olarak askeri deniz uygulamalarında, muharebeye devam edebilmek için sualtı patlamaları tarafından oluşan şoklara karşı ekipmanların ve personelin korunması gerekir. Pasif titreşim ve şok yalıtıcıları bahsedilen titreşim ve şokların sönümlenmesinde kullanılırlar. Her bir uygulama için gerektiğinde doğal frekans, geçirgenlik ve ekipman üzerindeki kalıcı ivme değerleri hesaplanarak uygun sönümleyicinin seçilmesi gerekir. Bu hesaplamaların yapılabilmesi için öncelikle elastik elemanların statik ve dinamik karakterlerinin tespit edilmiş olması gerekmektedir. Tespit edilen TDS karakteristikleri ile analitik olarak tek serbestlik derecesinde doğal frekans ve geçirgenlik hesapları yapılabilse de; kalıcı ivmenin hesaplanması ve çok serbestlik dereceli durumlarda bu tip hesapların analitik olarak çözülmesi neredeyse imkânsızdır. Bu sebeple sistemin hareket denklemleri çıkartılarak sayısal yöntemler kullanılarak çözülebilir. Bu tezin amacıda çok serbestlik dereceli sistemlerin şok ve vibrasyon davranışlarının sayısal yöntemler kullanılarak çözümlenmesi ve tasarım kriterlerine göre optimum TDS tiplerinin belirlenmesidir., Vibration and shock optimization is a major issue on land, air and sea transportation for both commercial and military vehicles. Structural vibrations caused by unbalanced masses are very important on commercial vehicles to obtain adequate comfort level and military vehicles to reduce the underwater fingerprint. Especially special care is needed on military applications to protect personnel and equipments against shock caused by underwater explosions. To isolate mentioned vibrations and shock passive isolators can be used. Natural frequency, transmissibility and remaining accelerations must be calculated for each application. Static and dynamic characterization of passive isolators must be completed. Using these values; natural frequency, transmissibility calculations can be completed analytically with one single degree of freedom. However calculation of remaining accelerations and multi-degree of freedom systems is very complex and nearly impossible to solve. For this reason multi degree of freedom systems are solved by obtaining equations of motions and solving by numerical methods. The aim of this work is obtain equations of motions of multi-degree of freedom systems, solving these equations by numerical method and selection of optimum isolators according to design criteria’s., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009, Santrifüj bir fan hesaplamalı olarak k-ε ve LES türbülans modellerini kullanarak akış ve aerodinamik gürültü özellikleri açısından incelenmiştir. Akış simülasyonları beş farklı çıkış basıncı değeri için yapılmıştır. En küçük çıkış basınç değeri 5 Pa’dır. Diğer çıkış basıncı değerleri ise 10 Pa, 15 Pa, 20 Pa ve 25 Pa’dır. Yapılan simülasyon sonuçlarından beş farklı debi değeri hesaplanmıştır ve fan karakteristik eğrisi çıkarılmıştır. Fan karakteristik eğrisine göre ideal basınç farkı değeri 20 Pa olarak bulunmuştur. Daha sonra, simülasyonlar ideal basınç değeri için farklı dönme hızlarında tekrarlanmıştır. Taşınım denklemleri ticari kodda bulunan FWH modeli ile çözülmüş ve serbest alandaki akış kaynaklı gürültü yayılımı hesaplanmıştır. Hesaplamalar çıkış yüzeyinde bulunan bir alıcı için yapılmıştır., A radial fan is numerically studied for flow and aerodynamic noise properties with k-ε and LES. Flow simulations are done for five different gauge pressure values. The minimum gauge pressure value is 5 Pa. Other gauge pressure values are 10 Pa, 15 Pa, 20 Pa and 25 Pa. Mass flow rates are calculated for those simulations and characteristic curve of the radial fan is formed. Optimum pressure value according to characteristic curve is 20 Pa. After that, simulations are done for the optimum pressure value with different rotational speeds. Transport equations are solved with commercial code and free field propagation is calculated with the Ffowcs Williams and Hawkings (FWH) model. Calculations are performed for one receiver on the outlet surface., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009, Akıllı çubuklar, üzerlerindeki piezoelektrik malzeme ve kontrol sistemi sayesinde titreşimleri sönümlenen sistemlerdir. Bu çalışmada, bir tarafından ankastre mesnetli akıllı çubuk ANSYS programında yapılan model ve kurulan deney düzeneği ile çalışılmıştır. Çalışma kapsamında, öncelikle akıllı yapılar hakkında kısa bilgi verilmiş ve tarihçesine değinilmiş, ilerleyen bölümlerde, piezoelektriklik ve piezoelektrik malzeme özellikleri açıklanmış, titreşim teorisi ve akıllı yapılar konuları ele alınmıştır. Dördüncü bölümde, bir tarafından ankastre mesnetli bir akıllı çubuk modelinin ANSYS 10 programı kullanılarak hazırlanması ve bu modele serbest ve zorlamalı titreşim için aktif titreşim kontrolü uygulanması açıklanmıştır. Son bölümde ise ANSYS modeli yapılan çubuğun deneysel olarak analizi yapılmıştır., Smart beams are vibration damped systems that include piezoelectric materials and control systems. In this thesis, a cantilever smart beam modeled using ANSYS computer program and experimentaly. First two chapter mention about smart structures and their history, the piezoelectricity and the piezoelectric materials. Chapter three explains vibration theory and the smart structure concept. Chapter four shows how a cantilever smart beam can be modeled in ANSYS 10 computer program, and how active vibration control for free or forced vibration can be applied to that model. In the last chapter, experimental analysis of the model was made in ANSYS program., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008, Bu çalışmada, bölge ısıtma sistemlerinde santral ısı arzı ile yerleşim birimi ısı talebi arasındaki uyumsuzluğun önüne geçmek ve santraldaki ısı ve elektrik üretiminde esneklik sağlamak için kurulan ısı depolama sisteminin mekanik ve ısıl tasarım yöntemi elde edilmiştir. Bu yöntemle öncelikle ısı depolama sisteminin tasarım biçimi, tasarım etkenleri ve tasarım girdileri göz önünde bulundurularak belirlenmiştir. Farklı tasarım girdileri için en iyi çözüm farklı tasarım biçimlerinde gerçekleşebilmektedir. Bu çalışmada sıcaklık katmanlaşmalı duyulur ısı depolama biçimi incelenmiştir. Yöntemin ikinci adımında literatürden elde edilen verimlilik tanımı kullanılarak CFD analizi ile ısı depolama tankının en yüksek verimliliği sağladığı ısıl enerji depolayıcı su ortamının boyutları elde edilmiştir. Depolanan ısının kayba uğramaması için tank için yalıtım hesaplamaları da bu adımda gerçekleştirilmiştir. Yöntemin son adımında da ısı depolama tankındaki yük koşulları göz önünde bulundurularak, ısıl enerji depolayıcı su ortamını muhafaza edecek tankın mekanik boyutlandırması gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sonlu eleman analizi yardımıyla yapılan mekanik boyutlandırmanın izin verilen gerilme ve yer değiştirme sınırları göz önünde bulundurularak etkiyen yüklere karşı dayanıklı olduğu kontrol edilmiştir., In this study, mechanical and thermal design methodology of a heat storage system is investigated. Heat storage system regulates discordance between heat production of cogeneration plant and head demand of consumer side; and provides flexibility of production between electric and heat production for cogeneration plant. In this methodology, with the input of factors that affect design of heat storage system and initial conditions design type of heat storage is determined firstly. The solution design type will differ for different initial conditions. Secondly, an efficiency definition is determined from literature. by CFD analysis heat storage medium is dimensioned in maximum efficiency. Also, to prevent the heat loss from heat storage tank, insulation of the tank is calculated at this step. At the final step of the design, the mechanical loads acting on the heat storage tank is determined and tank is dimensioned by analytical methods. Also, the dimension of the tank is verified by checking stress and displacement resulted at Finite Element Analysis method according to the allowable limits., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu çalışmada ısı değiştirici dışında kalan tüm klima komponentler kapsam dışı tutularak ve sadece ısı değiştiricinin ısı transferine, malzeme maliyetine ve çalışma frekansına etki eden faktörler kullanılarak çıktıların optimal noktası bulunmaya çalışılmıştır. Sistem girdileri olarak ısı değiştiricide kullanılan boruların çapı, et kalınlığı, malzemesi ile yüzey alanını arttırmak için kullanılan kanatların et kalınlığı, genişliği ve sayısı alınmıştır. En küçük özdeğerin ve ısı taşınım miktarının bulunabilmesi için sistem yapısal ve ısısal olmak üzere sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiştir. Isı değiştiricinin yapısal modelinin katılık matrisi bulunmuş ve özdeğerler hesaplanmıştır. Isı değiştirici üzerinden geçen ısı yükünü bulmak için her bir elemanın ısı geçiş direnci bulunarak toplam ısı direnci hesaplanmıştır. Malzeme maliyeti de toplam malzeme sarfının birim malzeme fiyatı ile çarpılması ile bulunmuştur. Analiz üç ana adımda yapılmıştır. İlk aşamada sistem girdilerinin en yüksek ve en düşük değerleri ile bölüm çıktıları hesaplanmış ve her bir çıktının ideal değerinin farklı girdi kombinasyonlarda bulunduğu tespit edilmiştir. İkinci aşamada sistem girdilerinin çıktıların üzerinde nasıl etkisi olduğunu ya da başka bir deyişle çıktıların değişiminin girdilerin değişimine ne kadar duyarlı olduğunu anlamak için duyarlılık analizinden yararlanılmıştır. Sırayla her bir girdi, diğerleri sabit kalmak şartıyla, %10 arttırılarak çıktılar incelenmiştir. Çıktılar normalize edilerek değişim oranları karşılaştırılmıştır. Son aşamada ise çıktılar arasında bir eşitlik kurularak çıktıların optimal noktasına karşılık gelen girdiler bulunmuştur. Bu analizler çıktılarının hesaplanması için Matlab ’da sonlu eleman programı yazılmıştır., All of the air conditioning unit components except heat exchanger are not taken in scope of this study. Only using heat exchanger’s parameters that have effects on heat transfer, material cost and working frequency, optimum parameters are tried to find out. Heat exchanger pipe diameter, wall thickness, material and fin thickness, width, quantity are taken as system inputs. To find the eigenvalues and heat transfer, structural and thermal models are formed by using Finite Element Method. The stiffness matrix of structural system is calculated and eigenvalues are obtained. By summing all element heat thermal resistances, total heat resistance is calculated. To obtain the total amount of material cost, unit price of material is multiplied by total weight of the material. The analysis is completed in three main steps. In the first step, by using the largest and the smallest inputs, outputs are calculated. When the results are examined, it is seen that optimum values of each output has different input combinations. In the second step, to see the effects of inputs on the outputs or how sensitive outputs in response to inputs, Sensitivity Analysis is used. After each input are increased 10 percent while other inputs are constant, the results and variations after normalization are compared. Finally in the last step, optimum result of input combination is determined. Finite element program was written to calculate the outputs in Matlab., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu çalışmada araç sürüş ve dayanıklılık benzetimlerinde kullanılabilecek yol ile araç arasındaki kuvvet transferini sağlayan üç boyutlu bir lastik sonlu elemanlarmodeli üzerinde çalışılmıştır. Çalışmada 175/65 R14 lastik referans lastik olarak alınmıştır.Çalışmanın amacı araç ile yol arasındaki kuvvet aktarımını optimum şekilde sağlayacak çözüm süresi ve serbestlik derecesi azaltılmış bir sonlu elemanlar modeli elde etmektir. Serbestlik derecelerinin azaltılması için eleman sayısı kademeli olarak azaltılmıştır. Böylece eleman sayıları azaltılmış lastik modelleri elde edilmiştir. Lastik modelleri arasında bazı karşılaştırmalar kullanılmıştır. Bunlar statik, dinamik ve sanki-statik durumlardaki lastiğin sonlu elemanlar çözümleri arasında yapılan karşılaştırmalardır. Karşılaştırmnalarda kaskatı olarak modellenmiş jantın orta merkezine gelen kuvvetler karşılaştırma kriteri olarak kullanılmıştır. Sonlu elemanlar çözümlerinde implicit çözücü olarak ABAQUS/Standard, explicit çözücü olarak da ABAQUS/Explicit yazılımları kullanılmıştır., In this research a three dimensional finite element tire model that transfers the forces between the vehicle and the road at the conditions of vehicle ride and durability analysis is made. 175/65 R14 tire is taken as the reference tire. The purpose of the study is to get the optimum load transfer between the road and the vehicle with minimum cpu time and with minimum degree of freedom. In order to decrease the degrees of freedom the reference model element number is reduced. In the process of decreasing the element number of reference tire model some reduced models is obtained. The comparison the results between the reference tire model and the reduced models some comparison methods is used. In this methods the tire is assumed in assemble of the vehicle. The methods are static, quasi-static and the dynamic cases which assume the tires in vehicle assemble. In this cases, the reaction forces of the tire center is compared. Abaqus/Standard is used as an implicit finite element solver and Abaqus/Explicit is used as an explicit solver in the research., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Gemi yapılarının bölgesel yapısal analizi çerçevesinden bakıldığında, gemi panelleri çeşitli yapısal takfiyeler ve bu yapısal takfiyeler tarafından desteklenen plaklardan meydana gelir. Dolayısıyla plakların analizi gemi yapı tasarımlarında önemli yer tutar. Gemi yapısal analizlerinde, plaklar genellikle yüzeye dik doğrultuda ve düzgün dağılmış basınç altında çalışan serbest mesnetli elemanlar olarak değerlendirilirler. Diğer yandan gemi formlarının çoğunlukla eğrisel geometrik yapıları nedeniyle plaklar nadir durumlarda düzgün bir dikdörtgen geometriye sahiptirler. Şekilleri ekseriyetle yamuğa yakındır. Bunun ötesinde plaklar, çoğu durumlarda, konveks yük tarafında olacak şekilde, belli bir bükümede sahiptirler. Teorik olarak düzgün bir dikdörtgen yapıya sahip olmayan ve/veya belli bir bükümü olan kompozit sandviç plakların analizi kapalı analitik yöntemlerle çok sınırlı durumlar haricinde yapılamaz. Bu noktada nümerik yaklaşım yöntemleri tercih edilir. Sonlu elemanlar analiz yöntemi bu tip problemlerin çözümünde en sık başvurulan yöntemdir. Ancak ihtiyaçlar göz önüne alındığında ticari sonlu elemanlar analiz yazılımları hem pahalı hemde kullanım açısından gemi panel çözümleri için zaman alıcı olabilirler. Bu çalışmanın amacı, Klasik Çok Katmanlı Plak Teorisi türevli kapalı çözüm metodlarının da belirli ölçüde dikdörtgen geometriden sapan veya belirli ölçüde bükümlü sandviç plakların analizinde kullanım alanı bulabileceğini göstermektir. Ancak bu yöntemle üretilen sonuçların hata içereceği unutulmamalıdır. Bu çalışma çerçevesinde geometrik sapma ile ilgili, düzgün dağılmış ve yüzeye dik etkiyen basınç altında çalışan serbest mesnetli kompozit sandviç plaklar için, yöntemin büyük hatalar üretmeye başladığı limit değerleri belirlenmiştir., From the local strength analysis perspective in ship structures, ship panels consist of plates supported by beams, webs, bulkheads and other supporting structures. Therefore, structural analysis of plates constitutes a significant importance in ship panel analysis. In ship structural analysis, plates are usually assumed to be simply supported and loads are usually defined as out of plane pressures distributed evenly on the surface in question. On the other hand, because of the generally complex geometry of the hull shape of a ship, plates within panels are rarely perfect rectangles. However, in most cases, these plates are trapezoids. Moreover, in many cases, plates are also curved where the convexity is towards the force direction. Theoretically, structural analysis of non-rectangular and/ or curved composite sandwich plates cannot be carried out with closed form analytical methods in most of the circumstances. Nevertheless, numerical approximation methods can always be employed. FEA is the most commonly used method for the structural analysis of such problems. However, depending on the actual requirement, commercially available FEA tools can sometimes be expensive and utilizing them may be time consuming for the purpose of local strength analysis of shipborne panels. The purpose of this study is to demonstrate that Classical Laminated Plate Theory (CLPT) based closed form methods can also be considered as a viable alternative for the analysis of sandwich plates having geometries deviating, to a certain extent, from a perfect rectangular or a flat shape. Obviously, the solution is expected to include errors; thus, it can only be an approximation. Within the context of this study the limits of this deviation, above which closed form methods start producing irrelevant results for simply supported plates of composite sandwich construction operating under evenly distributed out of plane pressures, will be demonstrated., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Devrilme kazası, otobüs içerisindeki yolcular ve mürettebatın güvenliğini tehdit eden en ciddi tehlikelerden bir tanesidir. Geçmiş yıllarda yapılan gözlemler, kaza sonrasında deforme olan otobüs gövdesinin yolcuların hayatını ciddi biçimde tehdit ettiğini göstermiş, böylece devrilme mukavemeti otobüs üreticileri için üzerinde dikkatle durulması gereken bir husus haline gelmiştir.Günümüz itibari ile, bir Avrupa yönetmeliği olan “ECE-R66” sayesindedir ki bu tür devrilme kazalarının yol açabileceği felakete varan sonuçlar engellenebilmekte ve otobüs yolcularının güvenliği temin edilmektedir. Söz konusu yönetmeliğe göre bu konudaki sertifikasyon aracın birebir devrilme testi ile veya ileri nümerik metodlara dayanan hesaplama tekniklerini (Örneğin non-lineer eksplisit dinamik sonlu elemanlar analizi) kullanarak alınabilmektedir. Her iki metodun da nihai amacı devrilme sonrasında otobüs üzerinde oluşan eğilme deformasyonunu tetkik ederek yolcu yaşam mahaline herhangi bir girişimin olup olmayacağını tespit etmektir. Bu çalışmada, geliştirilmekte olan bir otobüs aracının devrilme durumundaki eksplisit dinamik çarpma analizleri gerçekleştirilmiş ve yapının mukavemeti resmi regülasyon gerekleri gözönünde bulundurularak değerlendirilmiştir. Bunu takiben farklı varsayımlar altında (Örneğin yolcu ve bagaj ağırlığının da devreye alınması) ve bir kötü durum senaryosu olan koltuk yapısının modele empoze edilmemesi kabulu detaylı olarak incelenmiştir. Araç devrilme analizleri esnasında, çözücü olarak non-lineer eksplisit dinamik kod LS-DYNA, sonlu elemanlar ön/son-işlemcisi olarak ANSA ve LS-PREPOST yazılımları kullanılmıştır. Sonlu elemanlar modeli LINUX SUSE işletim sistemli yüksek performanslı grafik kapasitesine sahip PC’lerde LS-DYNA çözümleri ise AIX UNIX işletim sistemli çok işlemcili bir iş-istasyonunda gerçekleştirilmiştir., A roll-over event is one of the most crucial hazards for the safety of passengers and the crew riding in a bus. In the past years it was observed after the accidents that the deforming body structure seriously threatens the lives of the passengers and thus, the rollover strength has become an important issue for bus and coach manufacturers. Today the European regulation “ECE-R66” is in force to prevent catastrophic consequences of such roll-over accidents thereby ensuring the safety of bus and coach passengers. According to the said regulation the certification can be gained either by full-scale vehicle testing, or by calculation techniques based on advanced numerical methods(i.e. non-linear explicit dynamic finite element analysis). The quantity of interest at the end is the bending deformation enabling engineers to investigate whether there is any intrusion in the passenger survival space(residual space) along the entire vehicle. In this thesis, explicit dynamic ECE-R66 roll-over crash analyses of a bus vehicle under development were performed and the strength of the vehicle is assessed with respect to the requirements of the official regulation. Subsequently, different considerations (i.e. passenger and luggage weight) and some worst case assumptions such as the influence of the seat structure were investigated. The non-linear explicit dynamics code LS-DYNA as a solver and ANSA and LS-PREPOST software as a crash FEA pre/post-processor were utilized throughout the bus roll-over analysis project. The FEA model was generated by using PCs running on Linux Suse operating system whereas the LS-DYNA solutions were performed on a multiple-processor workstation running on an AIX UNIX operating system., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Bu çalışmada, ilk kez tekil vektör ayrıştırma yöntemi ile yapısal sistemlerdeki düzensizliklerden kaynaklanan mod lokalleşmesi ve eğri yöndeğişiminin uçak motoru türbini gibi dönen periyodik yapıların girdi-çıktı yönsel özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın mode localization and curve veering bölümünde, mode lokalleşmesi ve eğri yön değişimi hakkında teorik bilgiler verilmiş ve bu olaylar daha önce yapılan çalışmalardan alınan örnekler ile gösterilmiştir. Singular value decomposition bölümünde, tekil değerler, sol tekil vektörler ve sağ tekil vektörler matematiksel olarak örneklerle açıklanmış, daha sonra tekil değer ayrıştırma yöntemi ve özellikleri anlatılmıştır. Bu bölümde yine ilk kez tekil değerler ile yapıların doğal frekansları arasındaki ilişki matematiksel olarak ispatlanmıştır. En son olarak tekil vektörlerin, girdi-çıktı yönsel özellikler ile ilişkisi açıklanmıştır. Input-otput properties of a turbine bölümünde, üç kanatlı bir türbin modeli alınarak hareket denklemi çıkarılmış ve tekil değer ayrıştırma yönteminin uygulanacağı transfer fonksiyonu elde edilmiştir. Dönen periyodik yapılara tekil değer ayrıştırma yöntemi uygulandığında, tekil değerlerin birbirini tekrarladığı, bu tekrarlamadan kaynaklanan problemler ve çözümleri gösterilmiştir. Bu problemler giderildikten sonra türbinin analizleri düzenli ve düzensiz zayıf bağlı ve kuvvetli bağlı modeller için yapılmıştır. Bu analizlerin yapılmasında kullanılan matlab kodları (first_matlabcode_for_SVD.m, repeated_singular_value.m,repeated_singular_vectors_and_graphs.m,strongly_disorder_blades.m, weakly_disorder_blades.m) CD’de bulunmaktadır. Son bölüm olan sonuç bölümünde ise elde edilen sonuçlar yorumlanmıştır., In this study, effects of mode localization which is caused by disorders on structures and curve veering, on input-otput directional properties of rotationally periodic structures such as jet engine turbine are examined as first. In mode localization and curve veering section, theoritical informations about mode localization and curve veering are explained by the examples which are taken from early studies about this subject. In singular value decomposition section, singular values, left and right singular vectors are explained as mathematically, then singular value decomposition method and properties are told. As first, mathematical proof of the relationship between singular values and structures’ resonance frequencies is done. As last, relationship between singular vectors and directional properties are explained. In input-otput properties of a turbine section, equation of motion of a three bladed turbine model is obtained and transfer function which is applied singular value decomposition method is calculated. It is shown that, repeated eigenvalue phenomena occurs, when singular value decomposition method is applied to rotationally periodic structures. It is also shown that the problems which are caused because of the repeated singular values and solution of these problems. After these problems are solved, analysis of the turbine model is done for tuned and mistuned weak coupled models and strongly coupled models. Matlab codes (first matlabcode for SVD.m, repeated singular value.m, repeated singular vectors and graphs.m, strongly disorder blades.m, weakly disorder blades.m) which are developed for the analyses can be seen in the CD. In last section, results which are obtained from the analyses are interpreted., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Bu çalışmada, ticari simülasyon programları kullanılarak bir otomobil tekerlek yuvası panelinin kalıp yüzeylerinin elde edilmesine dolayısıyla kullanılacak panelin elde edilmesine çalışılmıştır. Söz konusu olan panelin prosesinde önemli olan işlemler ve literatürde gecen bazı genel kavramlar açıklanmıştır. Sac şekillendirmeye etki eden faktörler ve ortaya çıkabilen kusurlar anlatılmış, bazı durumlar işparçamızla örneklendirilmiştir. Ayrıca, matematiksel malzeme yüzey akış bünye denklemleri, izotropi, anizotsopi kavramları ve ilgili temel ifadeler anlatılmıştır. Bunların dışında panelin değişik durumlardaki karşılaştırmalı çekme simülasyonları yer almaktadır., In this study, commercial simulation software is used to figure out the parameters of the dies for an automobile wheelhouse panel. Literature survey was made for the features which are significant for the process of this panel and some general concepts examined related to this field. The factors and failures that affect formability were observed. Furthermore, information about isotropy, anisotropy, constitution laws and yielding equations were given. Beside these, results of the drawing simulations of the wheelhouse panel were shown., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Bu çalışmada yeni ve ileri teknoloji malzemelerinden biri olan mikro gözenekli karbon köpük yapılarının mekanik davranışlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda iki ana aşamadan oluşan çalışmanın ilk aşamasında karbon köpüğün gerçek yapısına en yakın geometrik modelin elde edilmesi üzerinde çalışıldı. Bunun için yakın zamanda gerçekleştirilen çalışmalardan elde edilen mikro fotoğraflar yardımıyla küresel hücre şekli kabulü yapılmıştır. Literatürdeki karakterizasyon bilgileri doğrultusunda rasgele hücre büyüklüğüne ve koordinatlarına sahip karbon köpük modeli CAD (Computer Aided Drawing) ortamında elde edilmiştir. Rasgeleliğin sağlanması amacıyla mevcut istatiksel karakterizasyon sonuçlarını kullanan bilgisayar programları geliştirilmiştir. Bu programlar (donusum.f, radius.m, macro.m) birbiri ardına çalıştırılarak köpüğe ait CAD modeli elde edilir. Daha sonra çalışmanın ikinci aşamasında elde edilen geometrik modelin basma yüklemesi altındaki lineer elastik mekanik davranışı incelenerek karbon köpüğün basma elastisite modülü ve Poisson oranı bulunmuştur. Literatürdeki deneye dayalı formüllerle karşılaştırılarak elde edilen köpük modelinin geçerliliği sınanmıştır. Sonuçların uyumluluk göstermesi yapılan modellemenin gerçek yapıya olan yakınlığını göstermiştir., In the first stage of this study, a modeling technique in CAD (Computer Aided Design) environment is developed with the aim of obtaining a foam model as close as to real structure of carbon foam incorporating the randomness nature of structural parameters at the same time. For this purpose, the shapes of the cells are assumed to be spherical. Random central coordinates and related random diameters of spherical cells are calculated by two coordinated computer programs named as “donusum.f” and “radius.m”. Statistical distributions are used to manage this randomness in diameters and locations of cells. The number of pores around the cells is also governed by these randomness management programs. Moreover, in order to get three dimensional geometry of carbon foam model in CAD environment, a script program (macro.m) is written. Thus, a carbon foam structure characterized in terms of its characteristic parameters such as porosity, cell dimension variations can be modeled in a CAD environment with the nature of random cell size and cell locations. In the second stage of the study, mechanical behaviors of carbon foams, which are modeled as CAD geometry, by using finite element method. Compressive Young’s modulus and Poisson’s ratio that are obtained with these finite element analyses are comparable with the values which are on literature obtained from experimental results. This shows that carbon foam models that are created based on random nature in CAD environment is close to real carbon foam structure., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Mühendislik yapılarını oluşturan yapı elemanlarının düşük darbe hızlarındaki enerji sönümleme kabiliyetlerinin belirlenmesi ve bunların yapısal tasarımlara uygulanması çalışmaları günümüzde güncelliğini koruyan araştırma konularıdır. Düşük hızdaki darbe yükleri helikopterlerin uygunsuz inişleri esnasında zeminle olan çarpışmalarından tepki kuvvetleri olarak ortaya çıkabilir. Bu çalışmada bir helikopter modelinin uygunsuz iniş esnasında zeminle çarpışmasından doğan darbe enerjisini yapısal bütünlüğünü koruyarak sönümleyebilecek bir sandviç alt kabuk tasarımı üzerinde durulmuştur. Tasarımda yapının bütününde sandviç perde, enine ve boyuna destek elemanları ile alt kabukta oluşan tabaka ayrılması hasarı ve hasarın ilerleme şekli MSC.DYTRAN explicit sonlu elemanlar programında analiz edilmiştir. Ayrıca yerel olarak yapı elemanlarında oluşabilecek hasar tipleri analizden elde edilen veriler ışığında ayrı olarak ele alınmıştır. Tasarım kriteri olarak insan vücudunun düşey yöndeki ivmelenme limiti göz önünde bulundurulmuştur. Bu çalışmada elde edilen veriler ileriki tasarımlar için bir ön adım niteliğindedir., Today it is very popular research subject to investigate low velocity impact crashworthiness capability of structural elements and applying resulting philosophies into engineering designs. Low velocity impact loads can be experienced in crush event of a helicopter with ground during improper landing situations. Through this paper a sandwich cabin-floor which absorbs the crush energy saving its structural integrity during crush event was examined. Onset of failure and delamination growth through laminates of bulkheads, transverse and longitudinal stiffeners and bottom plate were analyzed globally with MSC.DYTRAN explicit finite element code. Also local failure modes for sandwich structural elements were examined using outputs of analysis. The vertical acceleration/deceleration limits of human body were considered as design limit criteria. Result data from this study will be an important source for following designs of the helicopter cabin-floor., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Bu çalışmada sırasıyla 0 ve 90 derecelik fiber yönlendirmesine sahip iki tabakalı elastik kompozit bir plakanın basit mesnetli sınır koşulları altında, zamana bağlı ve sinuzoidal dağılımlı yükleme altında, yer değiştirme uzayında analitik çözümü belirlenmiş ve zaman bağli analiz için gerekli adi diferansiyel denklem takımı elde edilmiştir. Çözüm için diferansiyel denklem takımı numerik olarak zaman boyutunda direk integrasyon teknikleri kullanarak integre edilmiş ve üç farklı integrasyon metodunun zamana bağlı davranış üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Gerekli seri çözümü ve adi diferansiyel denklemin zaman boyunca integre edilmesi işlemleri Matlab yazılımı kullanarak programlanmış ve plaka merkezi üzerindeki düşey deplasman ve düzlem içi gerilmeler sunulmuştur. Ayrıca klasik ve birinci dereceden plaka teorileri de programlanarak sonuç üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlarda Newmark kapalı zaman integrasyon metodu olan trapez metod, zaman uzayındaki cevabın belirlenmesinde numerik stabilite ve hassasiyet açısından diğer metodlara göre daha iyi yaklaşımlar yapmıştır. Houbult metodu ve merkezi farklar yöntemi daha büyük zaman adımlarında istenilen çozüm hassasiyetinden sapmalar göstermiştir. Houbult metodu kısa sureli ani dinamik yükleme içeren problemlerde iyi sonuçlar üretemeyen bir kapalı zaman integrasyonu olarak gözlemlenmiştir. Açık direk integrasyon tekniği olan merkezi farklar yöntemi koşullu numerik stabilite nedeniyle belirli bir zaman adımı büyüklüğünü geçtikten sonra ( 5 mikrosaniye üzerinde ) sonsuza giden sonuçlar vermiş ve bu yönden problemli bir integrasyon tekniği olarak değerlendirilmiştir., For cross ply composite plate with two layers, under appropriate boundary conditions and sinusoidal distribution of the transverse load with step loading , the exact form of the spatial variation of the solution is obtained and the problem is reduced to the solution of a system of ordinary equations in time, which are integrated numerically using direct integration methods. Effect of time integration schemes on linear elastic dynamic response of the composite plate is investigated considering implicit dynamic schemes average acceleration, Houbolt and explicit scheme central difference. Necessary code for the solution of linear transient analysis of composite plates was programmed in Matlab considering the procedure outlined above. Furthermore influence of classical and first order theories are addressed for transient dynamic response and included as different matlab codes. Numerical results for the central deflection and center in plane stress are presented for comparison with the aim of the code. The results clearly show that trapezoidal implicit method ( Newmark method with =0.5 and ) has better approximation in time space in terms of accuracy and stability. In Houbolt scheme and explicit central difference scheme deviation from the accuracy of the solutions were observed at larger time steps compared with trapezoidal method. Houbolt is inappropriate time integration technique for short duration dynamic problems. Although explicit scheme has good correlation at smaller time steps, it suffers instability with time steps larger than 5 microseconds. So conditional stability of this method is important problem at these time steps., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Biyomekanik mekaniğin temel prensiplerinin canlı organizmalara uygulanmasıdır. Biyomekanik, organizmaların normal fonksiyonlarını nasıl yerine getirdiğinin ve değişikliklere karşı nasıl cevap verdiğinin anlaşılmasını sağlar ve bunların suni olarak yapılması için methodlar önerir.Bu nedenle cerrahi ve protez bilimi biyomekanikle yakından ilişkilidir. Deri, tendon ligament gibi yumuşak dukular vücudun mekanik bütünlüğünde önemli rol oynarlar.Diğer yumuşak dokularda olduğu gibi, tendon da yükleme altında doğrulsal olmayan davranış gösterir ve bu analiz edeilmesini zorlaştırır. Bu çalışmada tendon yapısının mekanik özelliklerinin belirlenmesi için bir takım deneyler yapılmıştır.Deney sonucu elde edilen veriler doğrusal olmayan olmayan çeşitli malzeme modellerine uygulanmıştır.Bu modellerin pozitif ve negatif yönleri arasında karşılaştırma yapılmış ve ileriye dönük nasıl geliştirileceği tartışılmıştır., Biomechanics is the application of mechanics principles to living organisms. This area comes from realization that biology can no more be understood without the underlying principles of mechanics that drive the system. For an organism, biomechanics help us to understand its normal function, predict changes due to alterations, and propose methods of artificial intervention. Thus diagnosis, surgery, and prosthesis are closely associated with biomechanics. The soft biological tissues (skin, tendon, and ligament) play an important role in the mechanical integrity of the body. Like the other soft tissues, tendons exhibit nonlinear behavior even under sub-physiologic loading, which is difficult to analyze In this study, a series of experiments were conducted to obtain the mechanical properties of tendon structures. The experimental data has been fit to various nonlinear material models. A comparison between these models has been discussed enlightening the pros and cons of each different formulation, and postulates over future studies have been discussed., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Bu çalışmada damar dokusunun mekanik özellikleri ve bu özellikleri ifade eden denklemler incelenmiştir. Çalışma teorik ve deneysel olarak iki kısımdan meydana gelmektedir. Sürekli ortamlar mekaniğinin temel yaklaşımları okuyucuya bir altyapı oluşturması için ayrıntılı olarak verilmiştir. Damar tek bir ortotropik katmandan oluşan nonlineer elastik dairesel silindir olarak modellenmiştir. Çalışmanın matematiksel teorisi deneysel yaklaşım baz alınarak oluşturulmuştur. Deneysel uygulamalar ise tamamen teknolojik imkanlarla sınırlıdır. Deneysel çalışmalar sırasında üniversal test makinası, kuvvet ve basınç ölçüm aletleri, sıcaklık kontrollü su ısıtıcı, 3 boyutlu kamera ölçüm sistemi kullanılmıştır. Deneyler sırasında üç ana promlemle karşılaşılmıştır. Testler sırasında koyun damarları kullanılmış ve bu damalar çekme, şişirme ve burulma yüklerine maruz bırakılmıştır. Deneylerden elde edilen veriler damar dokusu için belirlenen teorik ifadelerde kullanılarak malzemenin davranışı incelenmiştir. Deneysel sonuçların teorik modeldeki malzeme parametrelerine etkisi dikkate alınmalıdır. Kullanılan deneysel sistemler ve bu sistemlerin yetenekleri yumuşak dokuların mekanik özelliklerinin belirlenmesindeki en önemli unsurlardan birisidir., In this study, we examined the constitutive relations for mechanical response of arterial tissues. This work could be investigated in two parts as mathematical and experimental requirements for arterial mechanics. The preliminaries of the continuum mechanics theory were explained in detail to prepare a background for the reader. The artery is modeled as a nonlinearly elastic circular cylindrical tube which consists of a single orthotropic layer. It is also important to note that the mathematical theory of arterial elastostatics is not only based on the experimental approach which is limited with the experimental capabilities. In the experimental part, we used a testing system including universal testing machine, load cell, strain gages, water boiler, 3D image correlation system. During the experiments we encountered with three main problems. We used sheep, cow and pig arteries for arterial testing. The artery was subjected to different loading conditions namely extension, inflation and torsion. The data which was obtained from experiments were applied to the constitutive relations in the literature and mechanical response of the tissue was examined. It must be noticed that experimental results affect directly to the material parameters and stability in the theoretical model. Therefore, the experimental system and its capabilities are the main parameters while determining the mechanical behavior of soft tissues., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Bu çalışmada, sonlu elemanlarda temas mekaniği, adaptive ağ ve FSI (Fluid Structure Interactions - Katı Sıvı Arası İlişkiler) problemlerinde kullanılan iki boyutlu projeksiyon yöntemlerinden En Küçük Kareler yöntemine bir alternatif olarak Coons yüzeyleri ile veri eşleştirilmesi yapılmıştır. Bu çalışmada ayrıca B-Spline, kübik ve lagrange eğri uydurma metodlarından yararlanılmıştır. Metodun programlanması ve tüm ek fonksiyonlar MatLAB programında yazılmış ve yöntemin kullanılabilirliği ANSYS programında hazırlanmış modeller üzerinden elde edilen gerilme ve deplasman bileşenlerinin eşleştirmesinde denenmiştir. Coons yüzeyleri ile veri eşleştirme konusunda daha önceleri yapılmış olan FSI uygulamalarına da tezde ayrıca yer verilmiştir. Uygulamanın sonunda Coons yüzeyleri ile veri eşleştiriminin hız bakımından En Küçük Kareler Yönteminden en az üç kat daha hızlı olduğu görülmüştür. Kalite yönünden de En Küçük Kareler yöntemine yakınsak sonuçlar elde edilmiştir. Gelecekteki çalışmalar için bazı yöntemler önerilmiştir., In this study, an alternative method for two dimensional projection methods is developed, which is based on mapping the data with Coons’ surfaces. The two dimensional projection is an essential step in some finite element applications such as contact mechanics, adaptive mesh and FSI (Fluid Structure Interactions) problems. The aim in this work is to develop a faster and more accurate method which has at least the same quality with the Least Squares Projection. In this work, some additional tools have been used such as B-Spline, Cubic and Lagrange curve fitting methods. The whole programming of the method and the functions have been done in MatLAB and the capabilities of the new method is applied to the stress and the displacement data obtained from the finite element models prepared in ANSYS. More applications of the new method on FSI problems have been also introduced in this thesis. As a result of this work, it is concluded that the Coons surface mapping is at least three times faster to execute and its results are sufficiantly close to the least squares method. In this thesis, some future works have also been suggested in order to develop the Coons surface mapping., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Bu çalışmada mekanik özellikleri fonksiyonel olarak değişen malzemelerin özellikleri ve mekanik davranışları incelendi. Bu malzemelerin dinamik yükler altındaki deformasyon alanlarının belirlenmesi için gerekli denklemler ve sonlu elemanlar formülasyonları elde edildi. Açık (Merkezi Farklar) ve kapalı (Newmark) yöntemler kullanılarak elde edilmiş formülasyonlar çeşitli problemlere uyarlanarak literatürde bulunan sonuçlarla karşılaştırıldı. Bu çalışma boyunca nispeten basit sınır koşullarına sahip ve özellikleri fonksiyonel olarak değişen yapıların dinamik davranışları incelenmiştir. Yapının mukavemet özelliklerinin zamanla değişmediği ve sistemin tamamen doğrusal olduğu farz edilmiştir. Bu çalışma içerisinde, silindirik bir çubuk ve plak için yapılan sonlu elemanlar analizlerinde Newmark Yöntemi, Merkezi Farklar Yöntemine göre daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. Belirli bir hata sınırı için Newmark Yöntemi daha geniş zaman adımlarının kullanılmasını ve böylece sayısal çözümün çok daha kısa sürede sonuçlanmasını sağlamaktadır. Zaman adımının çok küçük seçilmek zorunda kalındığı koşullarda ise Merkezi Farklar Yönteminin çözüm süresi Newmark Yöntemine göre daha düşük çıkmıştır., In this thesis, properties and mechanical behaviors of functional graded materials were studied. Necessary equations and finite element formulations for the strain fields of these materials under dynamic loads were derived. Implicit (Central Difference) and explicit (Newmark) methods were utilized in the derived formulations and results were compared with literature. During the study, dynamic behaviors of functional graded materials with simple boundary conditions were analysed. Mechanical properties are assumed to be time independent and the system is assumed to be linear. The study showed that the Newmark method used in the finite element analysis of cylindirical rods and plates gives better results compared to the central differences method. Under a certain degree of error, Newmark method allows larger time steps and hence decreases the amount of computation time. In cases where time step has to be much smaller, the central differences method gave faster results compared to the Newmark method., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Bu çalışmada düzlem kafes sistemlerin belirli bir yükleme koşulu altında gerilme, yer değiştirme, burkulma ve doğal frekans kısıtlarına göre optimum tasarımı incelenmiştir. Ele alınan kafes sistemlerde, düğüm noktalarının yerleri değişmemektedir. Tasarım değişkeni olarak kafes sistem elemanlarının kesit alanları kullanılarak boyut optimizasyonu uygulanmıştır. Ayrıca optimizasyon işlemi sırasında belirli bir minimum kesit alanı değerine ulaşmış elemanlar, kafes sistemin rijitliğine katkısı olmayacağı düşüncesiyle atılarak topoloji optimizasyonu da uygulanmıştır. Optimizasyon problemindeki amaç kafes sistemin kütlesini mümkün olan en küçük değere çekmektir. Kafes sistemlerin statik ve dinamik davranışlarına ilişkin bilgiler sonlu eleman yöntemi kullanılarak elde edilmiş, optimizasyon için ise SQP (Sequential Quadratic Programming) yöntemi kullanılmıştır. Elde edilen bütün sonuçlar, belirli karşılaştırma problemlerinde kullanılan SLP (Sequential Linear Programming), FSD (Fully Stress Design), vb. optimizasyon yöntemleri kullanılarak elde edilen sonuçlar ile kıyaslandıktan sonra kafes sistemdeki eleman sayısı artırılmaya çalışılmıştır. Eleman sayısı arttıkça süre üstel olarak artmaya başlamıştır. Çözüm süresini azaltmak için sonlu elemanlar yöntemi kullanılırken elde edilen katılık ve kütle matrislerinin simetrik ve de bol sıfırlı yapısından faydalanarak LU (Lower Upper) Ayrıklaştırma yöntemi kullanarak daha kısa sürede çözülmesi sağlanmıştır., In this work, optimum design of planar truss systems subject to stress, displacement, buckling and natural frequency constraints is considered. Joint positions of truss systems considered are fixed. Cross-sectional areas are used as the design variables, by this way, size optimization was applied. Furthermore topology optimization was considered that a definite minimum cross-sectional area value was defined, then according to the results of the optimization procedure, the members which have this minimum value were canceled due to their lack of usefulness in the point of rigidity. The objective of the optimization problem is to minimize the mass of the truss system subject to one load case. Static and dynamic responses of truss systems were obtained using finite element method and SQP (Sequential Quadratic Programming) was used for the optimization procedure. All results were compared with some benchmark problems that considered SLP (Sequential Linear Programming), FSD (Fully Stresed Design), etc. as optimization method. Then, the number of members in the truss systems were increased, as a result, the time elapsed began to increase exponentially. In order to increase the speed of the the solution process, LU (Lower Upper) Decomposition Method was used due to the symmetric and sparse structure of the stiffness and mass matrices that obtained during the finite element solution., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Bu çalışmada, çeşitli ayna ve kiriş geometrilerine sahip micro-optic tarayıcı sistemlerinin serbest titreşim modlarının ve bu modlara ait doğal titreşim frekanslarının hesaplanması için analitik yöntemler geliştirilmiştir. Doğal frekanslar ayrık tek serbestlik dereceli ve sürekli matematiksel modeller kullanılarak hesaplanmıştır. Analitik formülasyonlar orthotropic malzemeler için elde edilmiştir. Analitik doğal frekans sonuçları ANSYS™ programı ile yapılan üç boyutlu sonlu elemanlar sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar simülasyonu sonuçları ve analitik çözümler kısmen deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır. Yeni kiriş geometrisi tasarımları araştırılmış ve serpentine şekilli kiriş sonuçları klasik kirişlerle karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar simülasyonları ve deney sonuçları analitik formüllerin makul olduğunu ve formüllerin ön tasarım aşamalarında ilk boyutlandırma hesapları için kullanılabileceğini göstermiştir., In this work, analytical formulations are developed to calculate free vibration modes and corresponding frequencies of micro-optical scanners for various beam and mirror geometries. Natural frequencies are calculated using discrete one-degree-of-freedom and continuous mathematical models. Analytical derivations are made for orthotropic materials. Analytical natural frequency results are compared with three dimensional finite element method (FEM) simulation results using ANSYS™ for a wide range of beam dimensions. FEM simulation predictions and analytical calculations are partly verified by experimental results. New beam geometry designs are searched and serpentine shaped beam geometry is compared with classical designs. FEM simulations and experimental results showed that the analytical formulations are reasonable and they can be used for first dimensioning purposes at early design steps., Yüksek Lisans, M.Sc.