Yazar
Şimşek, Uğur
Basım Tarihi
2021-08-19
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
e8587b8d-260c-4a26-9d82-747a147bb104
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2021-08-19
Örnek Metin
Eklemeli imalat (AM), zorlu mühendislik görevlerini yerine getirecek yapıların imalatında yeni yollar açmıştır. Bu tür yapıların benzersiz bir örneği olan üçlü periyodik minimal yüzey (TPMS) kafesleri, yüksek sertlik-ağırlık oranı ve darbe özellikleri gibi birçok çekici özellik sergiler. Bu çalışma, eklemeli olarak üretilen TPMS kafes yapılarının dinamik karakterizasyonu ve optimizasyonuna odaklanmayı amaçladı. Bu amaca paralel olarak bu tez çalışmasında beş ana araştırma konusu incelenmiştir. İlk olarak, gyroid sandviç yapısının sonlu eleman tabanlı modelinin frekans tepkisi tahminleri, ilk olarak doğal frekanslar ve mod şekilleri açısından modal teste göre doğrulandı. Daha sonra, plaka ve jiroid duvar kalınlığının yapının dinamik özellikleri üzerindeki etkileri, doğrulanmış sonlu elemanlar modeli kullanılarak parametrik bir çalışmanın parçası olarak beklenen sınır aralıkları boyunca değiştirilerek araştırıldı. Daha sonra, primitif, elmas, IWP ve gyroid birim hücrelerden oluşan bir kiriş için, eklemeli olarak üretilen TPMS yapılarının modal karakterizasyonu, beş farklı modelleme yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bu yöntemler arasında (1) kabuk modelleme, (2) katı modelleme, (3) homojenleştirme, (4) süper eleman modelleme ve (5) vokselizasyon yer alır. Modal karakterizasyon, modal analiz kullanılarak gerçekleştirilmiş ve söz konusu modeller, hesaplama verimliliği ve doğruluk açısından karşılaştırılmıştır. Bir takip çalışması olarak, FGL yapılarının geliştirilmesi için entegre TO sürecini kullanan yeni bir tasarım metodolojisi önerilmiştir. Bu amaçla homojenizasyon uygulamasıyla elde edilen maddi ceza formülü TO sürecine entegre edilmiştir. Sonuç olarak, TO'nun göreceli yoğunlukları doğrudan haritalanır ve daha sonra FGL'lerin geometrisini verimli bir şekilde oluşturmak için radyal temel fonksiyonlar (RBF'ler) kullanılır. Önerilen metodoloji, istenen bant aralığı karakteristiğine sahip bir konsol kirişinin tasarlandığı bir vaka çalışması üzerinde gösterilmiştir. Ayrıca, serbest boyutlu optimizasyonu kullanarak işlevsel olarak derecelendirilmiş kafes yapılarını üreten yeni bir Serbest Boyutlu Optimizasyon tabanlı Kademeli Kafes Oluşturma (FOGLG) yöntemi önerilmektedir. Ayrıca AM kullanılarak 3 boyutlu FGL yapıların inşasına uygun yeniden yapılandırma yöntemi sunulmaktadır. Son olarak, kafes yapılarının mekanik performansını iyileştirmek amacıyla farklı yüzey tabanlı kafesleri bir tasarım alanında birlikte kullanmak için hibrit bir optimizasyon çerçevesi sunulmaktadır. Yeni önerilen simülasyon ve optimizasyon tekniklerinin, eklemeli olarak üretilen kafes yapıların dinamik karakteristiklerinin iyileştirilmesinde önemli bir rol oynadığı ve sürekli zorlu tasarım gereksinimlerinin, bu tezde önerilen modelleme yönergeleri kullanılarak karşılanabileceği sonucuna varılmıştır. Bu tür yapının benzersiz bir örneği olan üçlü periyodik minimum yüzey (TPMS) kafesleri, yüksek sertlik-ağırlık oranı ve darbe sönüm özellikleri gibi birçok çekici özellik sergiler. Bu çalışma, eklemeli olarak üretilmiş TPMS kafes yapılarının dinamik karakterizasyonu ve yoğunluğuna odaklanmayı amaçlamıştır. Bu amaç çerçevesinde bu tez çalışmasının beş ana araştırması konusu. İlk olarak, gyroid yapı yapısı sonlu eleman tabanlı bir modelin modal performansı, doğal frekansları ve mod şekilleri hesaplanarak incelendi ve modal test ile doğrulandı. Daha sonra, plaka ve jiroid duvarların geniş kapsamlı dinamik özellikleri üzerindeki etkileri, doğrulanmış sonlu elemanlar modeli kullanılarak parametrik bir parça olarak beklenen limit aralıkları değiştirilerek araştırıldı. Bir başka araştırma konusu olarak, primitif, elmas, IWP ve jiroid birimlerinden oluşan bir kiriş için beş farklı Bölüm yöntemi yöntemiyle, katman olarak üretilen TPMS yapılarının modal karakterizasyonu. Bu, (1) kabuk bölümü, (2) bölümü katılaştırma, (3) homojenleştirme, (4) süper eleman birimleri ve (5) vokselleştirmeyi içerir. Modal karakterizasyon, modal analiz kullanılarak gerçekleştirilmiş ve devam ettirilen modeller, hesaplama verimliliği ve doğrulukları karşılaştırılmıştır. Bir takip çalışması olarak, fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kafes (FGL) yapılarının geliştirilmesi için entegre bir topoloji düzenlemesi (TO) süreci kullanan yeni bir tasarım yöntemi önerildi. Bu amaçlanan, TO işlemine homojenizasyon uygulanarak elde edilen maddi bir cezalandırma formülü entegre edilmiştir. Sonuç olarak, TO'nun nispi dağılımları doğrudan haritalandı ve daha sonra FGL'lerin geometrisini verimli bir şekilde oluşturmak için radyal temel fonksiyonlar (RBF'ler) kullanıldı. Önerilen algoritma, istenilen bir bant aralığı karakteristiğine sahip bir konsol kirişinin tasarlandığı bir çalışma üzerinde özellikler. Ayrıca serbest boyut kesitini kullanarak fonksiyonel olarak derecelendirilmiş kafes yapılarını üretilen yeni bir Serbest Boyutlu Optimizasyon Tabanlı Dereceli Kafes Oluşturma (FOGLG) yöntemi önerildi. Ayrıca Katmanlı İmalat (AM) kullanılarak 3B FGL yapılarının inşasına uygun yeniden yapılandırma yöntemi sunuldu. Son olarak, kafes yapılarının mekanik parçalarının farklı yüzeyleri için kafesleri bir tasarım alanında birlikte kullanmak için bir hibrit uzatma çerçeveleri sunulmaktadır. Yeni sunulan simülasyon ve konfigürasyon tekniklerinin, eklemeli olarak üretilen kafes yapılarının dinamik özelliklerinde çok önemli bir rol oynadığı ve bu tezde önerilen kontrol kılavuzları, sürekli zorlu tasarımın karşılanabileceği şekilde üretilebildiği varıldı.
