Browsing by Author "Özdil Kaçan, Yelda"

Now showing 1 - 2 of 2

Derecelendirilmiş kompozit malzemeden rüzgar türbin kanadı tasarımı ve teknik bilgi paketi hazırlanması
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014) Özdil Kaçan, Yelda; Balçık, Cenk
Sınırsız ve temiz bir kaynak olan rüzgar enerjisi, son yıllarda alternatif enerji kaynakları arasında ilk sırayı almaktadır. Rüzgar türbinlerinin operasyonel performansı, seçilen kanat profillerine ve kullanılan malzemeye bağlıdır. Rüzgar türbinlerinde, kanadın hafif, ekonomik ve dayanıklı olması arzu edildiğinden kanat imalatında son yıllarda kompozit malzeme kullanımı tercih sebebi olmuştur. Bu nedenle 4 m çapında yüksek aerodinamik performanslı NACA 4412 kanat profiline sahip kompozit rüzgar türbin kanadının tasarımı hedeflenmiştir. Bu tasarım için gerekli olan 3 boyutlu rüzgar türbin kanadının akış ve mekanik analizi ANSYS 14.5.7 programı kullanılarak yapılmıştır. Rüzgar türbin kanadının tasarımı 25 m/s rüzgar hızında, 286 devirde ortaya çıkan gerilmenin maksimum olduğu bölgeler dikkate alınarak yapılmış, Epoksi-ECam kompozit tabakanın katman sayısı ve fiber oryantasyon açıları değişimi ile kanat tabakalarında optimum oryantasyon ve kabuk kalınlığı elde edilmiştir. Tasarım sonucunda en yüksek gerilmenin (172,57 MPa ) kanat ile kök arasında meydana geldiği görülmüştür. Kanat numunesi üzerinde yapılan deneysel çalışmalarda, çekme deneyinde maksimum gerilme 201,9 MPa, eğilme deneyinde ise 280,1 MPa olarak elde edilmiştir. Bu sonuçlarla kanadın kritik bölgede meydana gelen gerilmeye dayanımlı olduğu görülmüştür. Böylece, düşük hızlarda dönebilecek hafif rüzgar türbin kanadının kritik tasarım modeli geliştirilmiş ve imalata hazır hale getirilmiştir. Wind energy, as sustainable and green resource, became an alternative energy source in the last decade. Operational effectiveness of the wind turbine depends on the performance of the airfoils chosen and the material used. At wind turbines, because the composite materials are used lately to make the blade light, economical and durable; the composite material was preferred for the design of high-performance wind turbine blade (NACA 4412) with a diameter of 4 m. Three dimensional flow and mechanical analysis of the blade were carried out by using ANSYS 14.5.7 program. The design of wind turbine blade was done at the maximum stress regions which occurred at 25 m/s and 286 rpm, the optimum orientation and thickness of blade shells were obtained by changing the number of plies and fiber orientation angles of Epoxy-EGlass composite layers. In final design, the maximum stress was found as 172.57 MPa located between hub and blade. In experimental study of blade samples, the maximum stress was found 201.9 MPa in tension test, whereas the corresponding value was obtained as 280.1 MPa in bending test. Based on these results, it was observed that the blade can withstand against the stress occured at the critical region. Hence, a critical design model of light wind turbine blade which could be used at low wind speed was developed and made ready for manufacturing.
Yüksek hızlı darbelere karşı çok tabakalı, karbon elyaf takviyeli kompozit bir zırhın modellenmesi, sayısal ve deneysel olarak analizi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021) Özdil Kaçan, Yelda; Elaldı, Ömer Faruk
İhtiyaçların karşılanmasına bağlı olarak geleneksel mühendislik malzemelerinden daha hafif ve daha iyi mekanik özelliklere (mukavemet, yorulma dayanımı, korozyon direnci vs.) sahip olan kompozit malzemelere ilgi günden güne artmaktadır. Kompozit malzemelerin kullanımı yaygınlaştıkça, dış etkenlere karşı nasıl bir davranış geliştirecekleri merak edilmektedir. Özellikle, çevresel koşullar ile düşük ya da yüksek hızlı darbe yüklerine karşı verdikleri tepkiler son yılların önemli araştırma konuları arasındadır. Bu tez çalışmasında savunma sanayiinde kullanılan geleneksel kompozit yapılardan farklı olarak yüksek hızlı çarpma durumlarında özellikle tamamı darbe yönüne paralel konumlandırılmış karbon fiberlerin penetrasyon direncine yaptığı etki araştırılmış ve yüksek hızlı darbe yüküne maruz kalan çok tabakalı hibrit (zırh çeliği ile sandviç edilmiş karbon elyaf takviyeli kompozit) bir kompozit zırhın penetrasyon direnci sayısal ve deneysel olarak analiz edilerek incelenmiştir. Tezin deneysel çalışmalarında Barut Enerjisi (Powder Gun) ile Çalışan Silah Sistemi kullanılmış ve ANSYS LS-DYNA programı ile oluşturulan sayısal model deneysel sonuçlar ile doğrulanmıştır. Doğruluğu teyit edilmiş sayısal model kullanılarak farklı zırh çeliği kalınlıkları ile çok tabakalı hibrit kompozit zırhın yüksek hızlı çarpma simülasyonları yapılmıştır. Bu simülasyonlar ile aynı koruma seviyesini verecek eş değer RHA zırh çeliğinden daha hafif olacak biçimde minimum ağırlığı sağlayan alansal yoğunluk bulunmuş ve böylece çok tabakalı kompozit yapının STANAG 4569’ a göre 4. Seviyeden daha iyi bir oranda koruma sağladığı görülerek hipotez doğrulanmıştır. Interest in composite materials which are lighter and have better mechanical properties (strength, fatigue resistance, corrosion resistance, etc.) than traditional engineering materials is increasing depending on meeting the needs day by day. As the use of composite materials becomes widespread, it is wondered that how they will develop a behavior against external factors. In particular, their responses against low or high-velocity impact loads with environmental conditions have been among significant research topics of recent years. In this study, unlike the traditional composite structures used in the defense industry, the effect of total carbon fibers parallel oriented to impact direction on penetration resistance has been investigated and penetration resistance of a multi-layer hybrid (carbon fiber reinforced composite sandwiched by two armor steel plates) composite armor exposed to high-velocity impact has been analyzed numerically and experimentally. Powder gun system was used in experimental part of the study and the numerical model created in ANSYS LS-DYNA program was verified by using the experimental data obtained. Verified numerical model was used to make high-velocity impact simulations of multi-layer hybrid composite armor for different armor steel thicknesses. By these simulations, minimum areal density compared to RHA steel equivalent protection was finally achieved and thus, the hypothesis saying that carbon fibers parallel oriented to impact direction can give high penetration resistance was proved by showing that multi-layer composite armor structure has provided a better protection level than STANAG 4569 Level-4.