Makine Mühendisliği Bölümü Tezleri

Topology optimization of an aircraft structural part for additive manufacturing

Sun, 01 Jan 2023 00:00:00 GMT

Topology optimization of an aircraft structural part for additive manufacturing Özkara, Mustafa Topoloji optimizasyonu, malzeme kullanımını ve üretim maliyetlerini en aza indirirken belirli işlevsel gereksinimleri karşılayan yüksek performanslı parçalar oluşturmak için güçlü bir araçtır. Tipik olarak, parçanın dijital bir modelini oluşturmayı, işlevsel gereksinimleri ve kısıtlamaları tanımlamayı ve bir dizi olası tasarım oluşturmak için yazılım algoritmalarını kullanmayı içerir. Bu araç uzun yıllardır kullanılmasına rağmen, optimize edilmiş parçaların imalatında her zaman birçok sorun olmuştur. Teknoloji geliştikçe, endüstriler için optimize edilmiş parçaları uygulayabilmek için çeşitli üretim tekniklerinde önemli gelişmeler olmuştur. En önemli tekniklerden biri eklemeli imalattır (AM). Topoloji optimizasyonu ve AM kombinasyonu, özellikle havacılık endüstrisinde topolojik olarak optimize edilmiş parçaların üretim zorluklarını ortadan kaldırmak için çeşitli avantajlar sağlamıştır. Bu geliştirmeler ile optimize edilmiş tasarım AM kullanılarak üretilebilir ve son parça kullanım amacına göre tasarlanmış bir geometriye sahip olabilir. Bu tez, farklı AM malzemelerine uygun olarak geleneksel ve eklemeli üretim teknikleriyle tasarlanan ve analiz edilen parçaları kullanarak karşılaştırmalar yaparak optimizasyon avantajlarının genel bir çalışmasını sağlar.; Topology optimization is a powerful tool for creating high-performance parts that meet specific functional requirements while minimizing material usage and manufacturing costs. It typically involves creating a digital model of the part, defining the functional requirements and constraints, and using software algorithms to generate a range of possible designs. Although this tool has been used for many years, there have always been many problems in the manufacture of optimized parts. As technology develops, there have been significant developments in various manufacturing techniques to be able to implement optimized parts for industries. One of the most important techniques is additive manufacturing (AM). The combination of topology optimization and AM has brought several advantages to eliminating the manufacturing difficulties of the parts that are topologically optimized, especially in the aerospace industry. With these developments, the optimized design can be produced using AM and the final part can have a geometry designed according to its intended use. This thesis provides an overall study of optimization advantages by making comparisons using parts that are designed and analyzed with traditional and additive manufacturing techniques per different AM materials.

Design of an overconstrained manipulator for rehabilitation purposes

Mon, 01 Feb 2016 00:00:00 GMT

Design of an overconstrained manipulator for rehabilitation purposes Yılmaz, Kuntay In this thesis, an overconstrained mechanism for upper extremity rehabilitation is introduced. The geometry of the selected manipulator was arranged that it fits the exact motion of the arm upper extremity and acts as an exoskeleton. Inverse kinematics calculations are shown for describing the motion of actuators for a desired arm motion. Lagrange Formulation is used for the inverse dynamic model of the system. Due to the geometry of the manipulator, kinematic and dynamic calculations are applied to the two spherical subspaces of the manipulator using imaginary joints. Workspace analysis has been made to verify the motion that the mechanism needs for the specified rehabilitation tasks.; Bu tezde, üst ekstremitenin rehabilitasyonunda kullanılabilecek bir kısıtlı mekanizma tanıtılmıştır. Seçilen mekanızmanın geometrisi üst ekstremitenin hareket aralığına göre ayarlanmış olup dış iskelet görevini üstlenmektedir. İstenen hareketi tanımlayabilmek için Euler açıları yardımı ile ters kinematik hesaplamaları yapılmıştır. Sistemin dinamik modeli Lagrange denklemleri ile elde edilmiştir. Mekanizmanın geometrisinden ötürü oluşan iki küresel altuzay'ın kinematik ve dinamik hesabı imgesel bir mafsal yardımı ile yapılmıştır. Mekanizmanın çalışma aralığı belirlenmiş ve bazı rehabilitasyon egzersizleri için çözüm olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.

Characterization of 3D printed conductive soft robotic elements

Sat, 01 Jan 2022 00:00:00 GMT

Characterization of 3D printed conductive soft robotic elements Arslan, Ozan Tez, özelden genele doğru bir değerlendirme modeli geliştirmek için verileri kullanarak 3D baskılı iletken yumuşak robotik elemanların karakterizasyonunu yapar. İlk adımda, tez, literatür taraması olarak geçmiş araştırmaların ve ilgili makalelerin bulgularını sunar. Bu bölüm, 3D baskının temelleri ve önemi ile başlar ve yumuşak robotik 3D baskı yeteneğinin açıklaması ile devam eder. Yumuşak robotik çalışmalardan örnekler ve yumuşak robotik elemanlarda algılama kısaca açıklanır. Son olarak, bölüm ilgili araştırmalarla sona erer ve diğer iletken yumuşak robotik eleman makalelerine odaklanır. Takip eden bölümün ilk kısmı, yöntemleri ve malzeme seçimi konularını kapsamlı bir şekilde vurgulamaktadır. Bir sonraki kısım, kullanılan parametreleri ve malzemenin fiziksel sınırları hakkında ayrıntılı bilgileri sunar. Üçüncü kısım, yazdırma sabitleri ve makine kurulumu hakkında bilgi sağlar. Son kısım, kürleme süresi, kalıplama aşamaları ve kalıplama kurulumu hakkında bilgi verir. Üçüncü bölüm, test kurulumunun ayrıntılı bir açıklamasıyla başlar ve iki farklı test kalıbı ve numune tutucu da dâhil olmak üzere test kurulumunun her adımını açıklar. Bölüm, test süreciyle devam eder ve gelecekteki araştırmalar için veri sağlamak adına kurulum parametrelerini gösterir. Bölümün son kısmı, test sonucuna odaklanır ve sonuçları kullanarak oluşturulan grafikler aracılığıyla sonuçları tartışır. Son bölüm, çalışmaları karara bağlayarak makaleyi tamamlar. Kalan kısımlar gelecekteki çalışmalar ve olası kullanım önerileri hakkında öneriler vermektedir. Ekler kısmı bulunan sonuçların tablo halinde sunulduğu bir fotoğraf içermektedir.; The thesis makes the characterization of 3D printed conductive soft robotic elements by using data to develop an evaluation model from specific to general. In the first step, the thesis provides the findings of past research and related articles as a literature survey. The chapter begins with the fundamentals and importance of 3D printing and continues with an explanation of the ability of soft robotic 3D printing. Examples from soft robotic works follow the previous chapter, and sensing at soft robotic elements is briefly explained as the next step. Finally, the section ends with related topics and focuses on other conductive soft robotic element articles. The last part explains the aim of the research and its motivation. The following chapter emphasizes methods and material selection topics thoroughly. The next section presents the used parameters and detailed information about the physical boundaries of the material. The sequent section provides information about printing constants and machine setup. The final part informs about curing time, molding phases, and molding setup. The third chapter starts with a detailed explanation of test setup and expresses every step of test setup assembling, including two different test molds and specimen holders. The chapter continues with the testing process and shows every single setup parameter for providing data for future research. The last part of the chapter focuses on the test result and discusses test results through graphs made using test result data. Final generalizations are given in this section. The final chapter finishes the article by giving a conclusion to all work. The following sections tell about future work and possible usage suggestions. The appendices have pictures of test results as tables from both tests.

Numerical and experimental investigation of wavy leading edge modifications on NACA0012 airfoil performance

Sat, 01 Jan 2022 00:00:00 GMT

Numerical and experimental investigation of wavy leading edge modifications on NACA0012 airfoil performance Güzey, Kaan Bu tez, NACA0012 profilinin aerodinamik ve aeroakustik özellikleri üzerine sayısal ve deneysel çalışmalar sunmaktadır. İncelenmekte olan giriş kenarı tırtıkları, dalga boyu ve genlik olmak üzere iki ana tasarım parametresi ile sinüzoidal bir profildedir. Sinüzoidal dalgaların gürültü bastırma yeteneği, bu tezde incelenen genlik, dalga boyu, içeri akış hızı, hücum açısı ve frekans aralığı gibi birçok parametrenin fonksiyonudur. Tırtıkların genliği ve dalga boyu sırasıyla 1.2512° için, aynı zamanda, stall'ın hücum açısını arttırdıktan sonra, tırtıklılığın aerodinamik performansı olumsuz etkilediği anlamına gelir.; This thesis presents numerical and experimental studies on aerodynamic and aeroacoustic characteristics of the NACA0012 profile. The leading-edge serrations under investigation are in a sinusoidal profile with two main design parameters of wavelength and amplitude. Noise suppressing ability of sinusoidal serrations is the function of several parameters like amplitude, wavelength, inflow speed, angle of attack and frequency range which are examined in this thesis. Amplitude and wavelength of the serration are varied between 1.25< A<2.5, 20<60, respectively. The corresponding Reynolds numbers are between 1x105 and 3x105, respectively. The angle of attack for each configuration is changed between 4°12°, also means that after stall increases the angle of attack, serration adversely affects aerodynamic performance.