Browsing by Author "Karadeniz, Sami"

Now showing 1 - 8 of 8

Bir uçak ön camına kuş çarpmasının düzgün parçacık hidrodinamiği(SPH) yöntemiyle sayısal incelenmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2023) Tokgöz, Serdar Barış; Karadeniz, Sami
Uçaklara kuş çarpması olayının giderek artması, uçağın hayati bölgelerinin güvenliği ve yapısal bütünlüğü ile ilgili endişeleri artırmıştır. Bu tez düzgün parçacık hidrodinamiği (SPH) yöntemini kullanılarak uçak ön camlarında kuş çarpması nedeniyle oluşabilecek çatlakların ve hasarların incelenmesini amaçlamaktadır. Bu türden çalışmalarda ilk hedef kuş çarpması analizleri için bir simülasyon altyapısı geliştirmektir. Bu tez çalışmasında bu hedefe ulaşmak için LS-DYNA programı kullanılarak bir simülasyon çalışması gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen simülasyon modelini doğrulamak amacıyla elde edilen sonuçlar literatürde var olan benzer analizler ve deneysel çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Araştırma sırasında ön cam katmanı malzeme modeli olarak Johnson-Holmquist (JH2) malzeme modeli kullanılmış ve cama tek kuş çarpması olayının etkileri gözlemlenmiştir. Buna ek olarak cama birden fazla kuş çarpmasının etkilerini görmek amacıyla ön cama birden fazla kuş çarpması olayı da analiz edilmiştir. Çalışmada PVB ara katmanı için seçilen iki malzeme modelinden biri olan Mooney-Rivlin modelinin yüksek hızda çarpma analizinde ara katman malzemesi olarak yetersizliğine kanaat getirilmiştir. Sonuç olarak çalışmada, çarpma analizlerinde daha doğru sonuç veren viskoelastik malzeme modeli kullanılmıştır. Çalışma sırasında iki farklı model geliştirilerek elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. İlk modelde kare olarak modellenen ve Boeing 737 uçağının ön cam kalınlıklarına sahip bir cam modeline kuşun dik bir şekilde çarpması incelenmiştir. İkinci modelde ise Boeing 737 uçağındaki gibi x ve y eksenlerinde açılı olarak yerleştirilen cama kuş çarptırılmış ve sonuçlar incelenmiştir. İlk model üzerinde de iki farklı PVB malzeme modeli karşılaştırılmış ve yüksek hızlı çarpma analizlerine en uygun PVB ara katman malzeme modelini tespit etmek amaçlanmıştır. İkinci modelde önce tek kuş çarpması, ardından birden fazla kuşun çarpması olayı simüle edilmiştir.Sayısal Anaiz sonuçları incelendiğinde PVB ara katman modeli olarak kullanılan viskoelastik malzeme modelinin yüksek hızlı çarpmalarda en doğru sonucu verdiği görülmüştür. Kare şeklindeki basitleştirilmiş cam modeline kuş çarpması ve gerçek cam modeline kuş çarpması karşılaştırıldığında, kuş çarpmalarında uçak camının açılı konumlandırılmasının ciddi oranda darbe şiddetini azalttığı anlaşılmıştır. Ayrıca açılı yerleştirilen cama kuş kinetik enerjisinin tam aktarılmadığı görülmüş ve kuşun cam yüzeyinden kayarak devam ettiği anlaşılmıştır. Uçak gerçek modelinde hasar oluşumu, uçağın yasal olarak alçak irtifalarda çıkmaması gereken hızlarda geçekleşmiştir ve alçak irtifalardaki yasal hız sınırında ön camda bir hasar oluşmadığı gözlemlenmiştir.The increasing frequency of bird strikes on airplanes has raised concerns about the safety and structural integrity of critical areas of the aircraft. This thesis aims to investigate cracks and damages that could occur due to bird strikes on aircraft windshields using the Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) method. In such studies, the primary objective is to develop a simulation framework for bird strike analyses. In this thesis, a simulation study was conducted using the LS-DYNA program to achieve this goal. The obtained results were compared with similar analyses in the literature and experimental studies to validate the developed simulation model. During the research, the Johnson-Holmquist (JH2) material model was used for the glass layer, and the effects of a single bird strike on the windshield were observed. Additionally, to examine the effects of multiple bird strikes, scenarios involving multiple bird impacts on the windshield were also analyzed. In the study, it was concluded that the Mooney-Rivlin material model, one of the chosen material models for the PVB interlayer, was inadequate for high-speed impact analysis. As a result, a viscoelastic material model that provides more accurate results in impact analyses was used. Two different models were developed during the study, and the results obtained from these models were compared. The first model examined a bird striking a glass model with the thickness of a Boeing 737 aircraft's windshield, modeled as a square, in a perpendicular manner. In the second model, a bird strike was simulated on glass positioned at an angle along the x and y axes, similar to the Boeing 737 aircraft's configuration, and the results were analyzed. In the first model, two different PVB material models were compared to determine the most suitable PVB interlayer material model for high-speed impact analyses.the second model, simulations were conducted for both a single bird strike and multiple bird strikes. Upon examining the numerical analysis results, it was observed that the viscoelastic material model used for the PVB interlayer yielded the most accurate results in high-speed impacts. Comparing the bird strikes on the simplified square-shaped glass model and the realistic glass model positioned at an angle, it was evident that the angled positioning of the aircraft windshield significantly reduced the impact force during bird strikes. Additionally, it was observed that the kinetic energy of the bird was not fully transferred to the glass surface when the glass was positioned at an angle, causing the bird to slide off the surface. Damage occurred in the real aircraft model under conditions where the aircraft should not be flying at low altitudes and speeds, and no damage was observed on the front windshield at the legal speed limit for low altitudes.
Çok yüksek dayanımlı bir betonun yüksek gerinim hızlarındaki davranışının deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021) Günay, Ahmet Reha; Karadeniz, Sami
Dünya’daki savaşlarda, askeri unsurlar ve siviller zarar görmektedir. Ülkeler Savunma Sanayii’ndeki yatırımlarını artırmakta, yüksek hız ve tahribatlı mühimmat sistemleri geliştirmeyi sürdürmektedir. Günümüzde, tehditlerin gelişimine paralel olarak korumanında etkin biçimde sağlanabilmesi önemlidir. Bu tez çalışmasında, mühimmat çarpması gibi yüksek hız ve enerjili seyreden dinamik etkiler altında, çok yüksek dayanımlı bir betonun dinamik davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenecektir. Normal betonlara kıyasla basınç dayanımı ve dürabiletesi yüksek 135 MPa basınç dayanımına sahip çok yüksek dayanımlı bir beton (ÇYDB) üretilmiştir. Üretilen bu beton, dinamik davranışının bilgisayarlarda benzetiminin sağlanması amacıyla, sayısal olarak modellenebilmesi ve gerekli malzeme parametrelerinin tespiti için Split Hopkinson Basınç Çubuğu (SHBÇ) test düzeneğinde 353 ila 1288 s-1 gerinim hızlarına erişilerek test edilmiştir. İlave olarak, balistik testlerde kullanılmak üzere 500x500x500 mm ölçüsünde hedef numuneleri üretilmiş ve tungsten ağır alaşımı parça yaklaşık 795-934 m/s hız aralığında ÇYDB hedef yapısına çarptırılmıştır. Deneysel çalışmaların benzetimi ve sayısal çalışmalar için yarı-statik ve SHBÇ testlerinden elde edilen veriler, Matlab programında çok değişkenli regresyon analiziyle değerlendirilmiş ve Holmquist Johnson Cook (HJC) malzeme modelinin parametreleri belirlenmiştir. Geliştirilen ÇYDB'ye ait Holmquist Johnson Cook (HJC) malzeme modeli kullanılarak bir dizi sayısal analiz gerçekleştirilmiş ve sayısal analiz sonuçları ile çarpma testlerinde elde edilen son hedefin penetrasyon ve krater derinliği, hasar yüzey alanı, delik çapı ölçümleri ve hedef ile çarpan parça görselleri balistik testlerle doğrulanmıştır. Bu tezle özgün olarak üretilen çok yüksek dayanımlı beton, ses üstü hızlarda ve yüksek tahribat sağlayan mühimmat sistemleri karşısında etkinliğin azaltılması, hasarının minimize edilmesi ve yapılarda korumanın sağlanması amacıyla kullanılarak literatüre katkı sağlayacaktır. Military elements and civilians are harmed in wars in the world. Countries increase their investments in the Defense Industry and continue to develop high speed and destructive ammunition systems. Nowadays, in parallel with the development of threats, it is important to provide effective protection. In this thesis, the dynamic behavior of a ultra high strength concrete under high speed and energetic dynamic effects such as ammunition impact will be studied experimentally and numerically. A ultra-high strength concrete (UHSC) having 135 MPa compressive strength and and higher durability compared to normal concretes was produced. In order to simulate the dynamic behaviour of this concerete numarically on a computer a number of experimentally produced material parameters are required . to generate such data the samples produced from this concrete were tested by reaching strain rates of 353 to 1288 s-1 in a Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) test rig . In addition, 500x500x500 mm target samples were produced to be used in ballistic tests and the tungsten heavy alloy specimen was impacted to the UHSC target structure in the velocity range of approximately 795-934 m/s. Simulation of experimental studies and data obtained from quasi-static and SHPB tests for numerical studies were evaluated by multivariate regression analysis in Matlab program and parameters of the Holmquist Johnson Cook (HJC) material model were determined. A series of numerical analyis was carried out using the Holmquist Johnson Cook (HJC) material model of the developed ultra-high strength concrete, and the penetration and crater depth, damage surface area, hole diameter measurements and images of the target and the striking part of the final target obtained in the impact tests were compared with the numerical analysis results. Hence , the numerical model has been verified. The ultra-high strength concrete produced uniquely in this thesis will contribute to the literature by using it in order to reduce the effectiveness, minimize the damage and protect the buildings against the ammunition systems that provide high damage and at supersonic speeds.
Determination of Strain Rate Sensitivity of Micro-struts Manufactured Using the Selective Laser Melting Method
(2018) Gumruk, Recep; Mines, R. A. W.; Karadeniz, Sami
Micro-lattice structures manufactured using the selective laser melting (SLM) process provides the opportunity to realize optimal cellular materials for impact energy absorption. In this paper, strain rate-dependent material properties are measured for stainless steel 316L SLM micro-lattice struts in the strain rate range of 10(-3) to 6000 s(-1). At high strain rates, a novel version of the split Hopkinson Bar has been developed. Strain rate-dependent materials data have been used in Cowper-Symonds material model, and the scope and limit of this model in the context of SLM struts have been discussed. Strain rate material data and the Cowper-Symonds model have been applied to the finite element analysis of a micro-lattice block subjected to drop weight impact loading. The model output has been compared to experimental results, and it has been shown that the increase in crush stress due to impact loading is mainly the result of strain rate material behavior. Hence, a systematic methodology has been developed to investigate the impact energy absorption of a micro-lattice structure manufactured using additive layer manufacture (SLM). This methodology can be extended to other micro-lattice materials and configurations, and to other impact conditions.
The effects of building direction on the mechanical properties of TI6AL4V parts manufactured by electron beam melting
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2023) Bozgül, Ahmet Erdem; Karadeniz, Sami
In recent years, the additive manufacturing technology is used in many platforms like helicopters, airplanes, cars etc. The additive manufacturing technology has widespread advantages because of the low manufacturing costs and relatively short manufacturing time compared with the conventional manufacturing methods. The materials, the manufacturing technique and processes affect the material form that is used in proper platform. In the industrial sector, there are different additive manufacturing technologies such as Electron Beam Melting, Laser Beam Melting, Laser Metal Deposition, Laser Coating, and Additive Manufacturing. Among them, the manufacturing technique which uses powder bed technique like Electron Beam Melting technology is preferred in industry since the manufacturing technique is more suitable to produce parts having better surface quality, complicated geometric shaped products for the various designs. However, the additive manufacturing methods have some disadvantages such as the presence of the residual stresses and deformations of the end products. In this thesis, both the static and dynamic mechanical properties of Ti6Al4V parts that were produced in vertical and horizontal building directions by the electron beam melting method were carried out experimentally and the results were compared with the corresponding properties of Ti6Al4V parts produced by conventional methods. In order to investigate the mechanical properties; the surface roughness tests; tensile tests and the Split-Hopkinson high strain rate compression tests of the parts were carried out. The differences in the mechanical properties of the samples manufactured in different building directions were investigated and the effects of microstructure on these properties were studied by examining the internal microstructure texture with a microscope technology. As a result of this study, it is found that the manufacturing direction affects the static and dynamic mechanical properties of the Ti6Al4V parts. The vertically manufactured parts have higher Yield Strength, Ultimate Tensile Strength and Elastic Modulus compared to horizontally manufactured parts. In addition, the parts that are manufactured by Electron Beam Melting method have lower Rockwell C hardness value than pure Ti6Al4V parts and also have some porosities inside the microstructure. Besides the manufacturing direction the porosities and defects have also effects on the mechanical properties of the parts. Eklemeli imalat teknolojisi son yıllarda helikopter, uçak, araba vb. birçok platformda kullanılmaktadır. Eklemeli imalat teknolojisi, geleneksel imalat yöntemlerine kıyasla düşük imalat maliyetleri ve nispeten daha kısa imalat süresi nedeniyle yaygın avantajlara sahiptir. Malzemeler, üretim tekniği ve süreçleri, uygun platformda kullanılan malzeme formunu etkilemektedir. Sanayi sektöründe Elektron Işını Eritme, Lazer Işını Eritme, Lazer Metal Biriktirme, Lazer Kaplama ve Eklemeli İmalat gibi farklı eklemeli imalat teknolojileri bulunmaktadır. Bunlardan Elektron Işını Eritme teknolojisi gibi toz yatak tekniğini kullanan üretim tekniği, çeşitli tasarımlar için daha iyi yüzey kalitesine sahip parçaları, karmaşık geometrik şekilli ürünleri üretmeye daha uygun olduğu için endüstride tercih edilmektedir. Ancak, eklemeli imalat yöntemlerinin, nihai ürünlerin kalıntı gerilmelerinin ve deformasyonlarının varlığı gibi bazı dezavantajları vardır. Bu tezde, elektron ışını eritme yöntemi ile dikey ve yatay üretim yönlerinde üretilen Ti6Al4V parçalarının hem statik hem de dinamik mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiş ve sonuçlar, geleneksel yöntemlerle üretilen Ti6Al4V parçalarının karşılık gelen özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Mekanik özellikleri incelemek için; yüzey pürüzlülük testleri; parçaların çekme testleri ve Split-Hopkinson yüksek gerinim hızı testleri yapılmıştır. Farklı bina yönlerinde üretilen numunelerin mekanik özelliklerindeki farklılıklar araştırılmış ve mikroyapının bu özellikler üzerindeki etkileri mikroskop teknolojisi ile iç mikroyapı dokusu incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, üretim yönünün Ti6Al4V parçalarının statik ve dinamik mekanik özelliklerini etkilediği gözlemlenmiştir. Dikey olarak üretilen parçalar, yatay olarak üretilen parçalara kıyasla daha yüksek Akma Mukavemeti, Nihai Çekme Mukavemeti ve Elastik Modülüne sahiptir. Elektron Işını Eritme yöntemi ile üretilen parçaların, saf Ti6Al4V parçalara göre Rockwell C sertlik değeri daha düşüktür ve mikro yapı içinde bazı gözeneklere sahiptir. Üretim yönünün yanı sıra gözenekler ve kusurlar da parçaların mekanik özellikleri üzerinde etkilidir.
Elektron demetiyle ergitme yöntemi kullanılarak üretilen Tİ-6Al-4V parçaların dinamik elastik malzeme özelliklerinin darbe ile uyarma test yöntemiyle belirlenmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021) Erce, İsmail Erce; Karadeniz, Sami
Ti-6Al-4V alaşımı yüksek dayanım, yüksek korozyon direnci ve düşük yoğunluğa sahip olmasından dolayı havacılık, otomotiv ve biyomedikal sektörlerinde geniş kullanıma sahiptir. Ti-6Al-4V parçaların geleneksel yöntemler ile işlenerek elde edilmesi zor ve pahalı olduğundan bu parçaların eklemeli imalat ile üretimi yaygınlaşmaktadır. Bu tez kapsamında geleneksel yöntemler ile üretilmiş Ti-6Al-4V parçaların yerine eklemeli imalat ile farklı inşa yönlerinde üretilen Ti-6Al-4V parçaların kullanılabilirliği araştırılacaktır. Bu kıyaslama parçaların dinamik elastik malzeme özellikleri ile yapılacaktır. Bu tezde eklemeli imalat ile parça üretimi için elektron demetiyle ergitme yöntemi kullanılmıştır. Elektron demetiyle ergitme yöntemiyle üretilen Ti-6Al-4V numunelerin dinamik Young’s modülü, dinamik kayma modülü ve dinamik Poisson Oranı gibi dinamik elastik malzeme özellikleri darbe ile uyarma test yöntemi ile belirlenmiştir. Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen test numunelerinin boyutları sonlu elemanlar analizi yardımıyla belirlenmiştir. Elektron demetiyle ergitme yöntemi ile Ti-6Al-4V numunelerin üretimi sırasında inşa yönünün malzeme özelliklerine etkisinin araştırılabilmesi için numuneler yatay ve dikey inşa yönlerinde üretilmişlerdir. Elektron demetiyle ergitme yöntemi kullanılarak üretilen numunelerin darbe ile uyarma test yöntemine uygun hale getirilebilmesi için numuneler ön ısıl işleme gerek duyulmadan talaşlı imalat işlenerek son ölçülerine getirilmiştir. Darbe ile uyarma test yönteminin uygulanmasında ve malzemelerin dinamik elastik özelliklerinin belirlenmesinde ASTM E1876-15 standardı referans alınmıştır. Darbe ile uyarma test yöntemi kullanılarak numunelerin doğal frekansları ve Frekans Cevap Fonksiyonu (Frequency Response Function (FRF) grafikleri elde edilmiştir. Dinamik Young’s modülünün formüller yardımıyla hesaplanması için numunenin eğilme durumundaki temel doğal frekansı kullanılmıştır. Dinamik kayma modülünün formüller yardımıyla hesaplanması için ise numunenin burulma durumundaki temel doğal frekansı kullanılmıştır. Dinamik Young’s ve dinamik kayma modülü kullanılarak Poisson oranı hesaplanmıştır. Elektron demetiyle ergitme yöntemi kullanılarak üretilen Ti-6Al-4V alaşıma sahip plaka halinde numunelerin dinamik elastik malzeme özellikleri, geleneksel yöntemler ile üretilen Ti-6Al-4V plakaların SAE AMS4911R standardına göre sahip olması gereken minimum malzeme özelliklerini sağladığı görülmüştür. Dikey inşa yönünde üretilen numunelerin temel doğal frekanslarının yatay yönde inşa edilen numunelerin temel doğal frekanslarından daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Dikey yönde inşa edilen numunenin dinamik Young’s modülü yatay yönde inşa edilen numunenin dinamik Young’s modülünden az farkla daha yüksek çıktığı gözlemlenmiştir. Her bir mod için dikey inşa yönünde üretilen numunenin sönümleme faktörü değerleri, yatay inşa yönünde üretilen numunenin sönümleme faktörü değerlerinden daha düşüktür. Ti-6Al-4V alloy is widely used in applications of aerospace, dental and automotive industries due to its high strength, high corrosion resistance and low density characteristics. However, the parts manufactured through conventional methods require machining challenges such as long machining time, tool wear and high cost. Because of these challenges it has restricted usage areas. Therefore, currently Ti-6Al-4V parts are manufactured by using one of the additive manufacturing methods. The main purpose of this thesis is to investigate whether the samples produced by additive manufacturing in different orientations can be used as a counterpart for the samples produced by the traditional manufacturing methods in terms of dynamic elastic properties. In this study, the samples are produced by the electron beam melting (EBM) metdod. Dynamic Young’s modulus and dynamic shear modulus of the samples manufactured by EBM method were determined by the impulse excitation technique. The optimum dimensions of the samples for the impulse excitation technique is determined by finite element analysis. In order to investigate the effects of build direction on the material properties of Ti-6Al-4V alloy, the samples were fabricated in horizontal and vertical build directions. In order to make the samples produced by electron beam melting method suitable for the impulse excitation test method, the samples are machined without the need for pre-heating treatment. The elastic properties are determined according to ASTM 1876-15. Natural frequencies and the frequency response function (FRF) plots of the samples were obtained by using the impulse excitation test method. The value of dynamic Young’s modulus is calculated by using the natural (resonant) frequency in the fundamental flexural mode of vibration. Similarly, the dynamic shear modulus is determined by using the fundamental torsional resonant frequency.In order to compute the Poisson's ratio, the formula between dynamic shear modulus and dynamic Young's modulus is used. As a result of this study it is found that the dynamic elastic material properties of the Ti-6Al-4V alloy plate samples produced by electron beam melting method provide the minimum material property requirements that the Ti-6Al-4V plates produced by the conventional methods according to SAE AMS4911R. The natural frequencies of the sample produced in the vertical built direction are higher than that of the natural frequencies of the sample built in the horizontal direction. The dynamic Young’s modulus of the sample produced in the vertical built direction are higher than the dynamic Young’s modulus of the sample built in the horizontal direction. The damping factor values of the specimen manufactured in the vertical build direction for all modes are lower than the damping factor values of the specimen manufactured in the horizontal build direction.
An Experimental Study on the Dynamic Behavior of an Ultra High-Strength Concrete
(2020) Gunay, Ahmet Reha; Karadeniz, Sami; Kaya, Mustafa
Featured Application In recent years, a fast progress has been observed in the development of ultra-high-strength concrete (UHSC). This type of concrete is designed to achieve size efficiency in many structural members, especially those subjected to the impact and blast types of loading conditions. Numerical simulation of structures made of UHSC mixtures under such loading conditions requires an experimentally obtained stress-strain response for different strain rates so that this information may be fed into computer codes. Ultra-high-strength concrete is a newly developed construction material that has a minimum 120 MPa or higher compressive strength. Recently, the usage of high-strength and ultra-high-strength concretes has become widespread due to the enhancement of the concrete technology. Many civil engineering structures constructed by using concrete materials are usually subjected to, in addition to static loads, dynamic loads due to earthquakes, wind and storm, impact and blast, which take place under high energy and high strain rate values. The effects of such loadings on the structure must be understood thoroughly. In recent years, the withstanding of a structure on these loading conditions has become a crucial issue for its impact on the economy and human safety. One of the approaches to fulfill these requirements is to develop high-strength or ultra high-strength concretes (UHSCs). In this study, an ultra-high-strength concrete with a compressive strength of 135 MPa was designed and developed. In order to determine the dynamic behavior of this UHSC, the specimens at three height/diameter ratios (approximately, 0.6, 1.0 and 1.2) were extracted from the prepared concrete mixtures. These concrete specimens were tested to determine both the quasi-static and dynamic compressive behaviors of the developed concrete. In the quasi-static compression tests, cylindrical specimens and a conventional compressive testing machine were used. In order to study the dynamic compressive behavior, a Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) test setup was used. In this test system, the time variations of compressive strength, the strain and strain rates under uniaxial pressure loading were experimentally evaluated and the deformation and fracturing processes of the specimens were recorded using a high-speed camera. The test results, based on the testing of 21 different specimens, have shown that the dynamic compressive strength values of the developed concrete varied in the range of 143 to 253 MPa, while the strain rate values varied in the range of 353 s(-1)to 1288 s(-1). Using the data generated in the SHPB tests, the parameters present in a Johnson-Holmquist-Cook concrete material model, which is used in numerical studies on the high strain rate behavior of concretes, were evaluated.
Hava aracı imalatında kullanılan kaldırma aparatlarının tasarımı için bir dinamik model kurulması ve analizi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Kılıçaslan, Yakup; Karadeniz, Sami
Hava aracı imalatı esnasında yarı montaj halindeki parçaların bir sonraki imalat alanına taşınması ve/veya yönünün değiştirilmesi amacı ile tavan vinci ile birlikte kaldırma aparatları kullanılmaktadır. Bu aparatlar hava aracı parçasının boyutu, şekli ve ağırlığı göz önünde bulundurularak tasarlanmakta ve her biri diğerlerinden farklılıklar gösterebilmektedir. Tasarım sırasında kaldırma/taşıma hızı, ivmesi vb. dinamik etkilerin göz önünde bulundurulmaması, kullanımda yükün dengesizleşmesine ve kontrol dışı istenilmeyen durumların yaşanmasına neden olabilmektedir. Bu tez çalışmasında havacılık endüstrisinde kullanılan kaldırma aparatlarının tasarımı için bir yöntem geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu yöntem ile hava aracı üretim alanında hava aracı yarı montaj parçalarının tavan vinci kullanılarak yerinden kaldırılması ve başka bir üretim aşamasının gerçekleştiği alana taşınmasının dinamik modeli Matlab Simscape Multibody ™ programı kullanılarak kurulması ve bu dinamik analizden elde edilen verilerin kaldırma aparatının sonlu elemanlar yöntemi ile yapısal analizinde girdi olarak kullanılması hedeflenmiştir. Böylelikle bu tür aparatların tasarımında standartlaşma sağlanacak ve olası tasarım veya uygulama hatalarından kaynaklanabilecek istenmeyen durumların önüne geçilmiş olacaktır. Lifting fixtures are used together with the overhead cranes to change the direction of a part or semi-assembled part to the next manufacturing site during the manufacturing processes of an aircraft or its parts. These fixtures are designed by taking into account the size, shape and weight of the aircraft parts, which may differ from the others. During the design process, to prevent unexpected failure modes the designers or engineers have to take into account some considerations such as the dynamic effects like lifting / transporting speed, acceleration, etc., which may cause the load to become unstable in use and unwanted situations beyond control, may occur. In this thesis, a method, which can be used for the design of lifting fixtures used in the aviation industry, has been developed. To generate an input data from a model that includes moving Aircraft subassemblies to another production stage by using overhead crane a dynamic model is developed with Matlab Simscape Multibody ™ software for the structural analysis of the lifting fixtures using the finite element method. Thus, standardization will be achieved in the design of such fixtures and unwanted situations that may arise from possible design errors will be prevented.
Kesici disk tarama diyagramlarının tünel açma makinesi performansına etkisi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2022) Ergün, Oğuzhan; Karadeniz, Sami
Mekanize tünel açma sektörü geçmişten günümüze birçok yöntem, farklı zemin koşulları, insan gücü ya da makine gücünün yardımıyla gelişim göstermiştir. Günümüzde sanayileşmede görülen gelişmeler sayesinde insan güvenliğini ön planda tutan, hızlı ve ekonomik olan tünel açma makineleri (TAM) geliştirilmiştir. TAM’ların kullanım kolaylığı, zorlu zeminlerde çalışma avantajı, iş güvenliği, çalışma süresi ve çalışma maliyetlerinde kazandırdığı faydalardan dolayı projelerde tercih edilme sıklığı her geçen gün artmaktadır. Tünel açma makinelerinin tasarımındaki ana ürün zemin koşullarına göre çeşitlilik gösteren kesici kafadır. Kesici diskler, kesici kafanın zemine penetrasyon yapabilmesini sağlamaktadır. Kesici diskler üzerinde zeminin çatlatılması sırasında, yuvarlanma, normal ve eksenel kuvvetler oluşmaktadır. Zemin çatlatılması sırasında oluşan bu kuvvetler, kesici kafanın zemine penetrasyon yapabilmesini sağlayan tork ve itki kuvvetlerini oluşturmaktadır. Bu çalışmada tünel açma makinesi (TAM) sınıfları, makineyi oluşturan ana bölümler, kesici kafa çeşitleri, kesici çeşitleri ve farklı jeolojilere uygun kesici kafa tasarımının önemi hakkında bilgi verilmiştir. Çalışmada kazıları sırasında uygun yüklerde çalışmamış kesicilerde oluşmuş geri dönüşü olmayan hasarlar incelenmiştir. Belirlenen zemin özelliklerine göre 3025 mm kazı çapına sahip kesici kafa tarama diyagramı oluşturulmuştur. Sınır şartlarına göre kesici disklerin içerisinde bulunan rulmanların hesaplamaları yapılmış ve tarama diyagramına göre çalışma süreleri incelenmiştir. Çalışmada gerçekleştirilen tam boyutlu kesme deneyleri sonucu yüzey kesici disklerin açılı kesici disklerden daha yüksek normal kuvvetle çalışabildiği görülmüştür. Kesici kafa tarama diyagramında açılı kesici disklerin keski mesafelerinin yüzey kesici disklere göre daha düşük olması gerektiği sonucuna varılmıştır. The mechanized tunneling industry has improved from past to present by means of many methods such as different ground conditions, manpower or machine power. Thanks to the developments in industrialization today, fast and economical tunnel boring machines (TBM) have been developed that prioritize human safety. The frequency of preference of TBM’s in projects is increasing day by day due to the ease of use, the advantage of working on difficult soil, the benefits it provides in work safety, working time and working costs. The primary product in the design of tunnel boring machines is the cutter head, which varies according to the ground conditions. The cutter discs allows the cutter head to penetrate the ground. During the fracturing of the ground, tumbling, normal and axial forces occur on the cutting discs. The forces generated during soil fracturing create torque and thrust forces that enable the cutter head to penetrate the ground. In this study, information is given about the tunnel boring machine (TBM) classes, main parts of the machine, cutter head types, cutter types and the importance of cutter head design suitable for different geologies. Irremediable damage to the cutters that did not operate at appropriate loads during excavations has been investigated in the study. According to the determined soil characteristics, a cutter head scanning diagram with a excavation diameter of 3025 mm has been created. According to the boundary conditions, the calculations of the bearings in the cutting discs were made and the operating time was examined according to the scanning diagram. As a result of the full-size cutting tests carried out in the study, it has been seen that the surface cutter discs can operate with higher normal force than the angle cutter discs. It was concluded that the chisel distances of the angled cutter discs in the cutter head scan diagram should be lower than the surface cutter discs.