Search

The aim of this research is to examine the mechanical buckling behavior of multi-layered functionally graded beams in the axial direction. Numerical buckling analyses were performed using finite element software called ANSYS. Each beam configuration is suggested to be three layers prepared using various percent volume fractions of Zirconia (ZrO2) and Aluminum (Al) materials. The levels of layers and layer positions of the beams were evaluated according to Taguchi’s L9 (33) orthogonal array technique. Layers were determined as control factor and so nine numerical analyses were performed under clamped-clamped boundary conditions. The first mode shapes of the axially layered functionally graded beams were demonstrated in order to detect the most affected layers as visually. Analysis of signal-to-noise ratio was applied to obtain the optimum levels of layers. Analysis of Variance (ANOVA) was employed to solve the layers with significant impacts and their percent contributions on numerical results. The maximum buckling load was determined using various positions of layers with the optimum levels obtained based on Taguchi methodology.

Bu makalede tork kontrollü robot eklem tahriki için robotik literatüründe sıkça tercih edilen seri elastik eyleyici (SEE) üniteleri için geliştirilen tasarım süreçleri konu edilmiştir. Bilgisayar destekli tasarım ve benzetim çalışmalarının anlamlı bir bütünlük teşkil edecek şekilde entegrasyonunu içeren bu süreçlerin çıktıları ayrıca deneysel çalışmalar ile de sınanmış olup ünitenin en kritik parçası olan burulma yayı üzerinde önemle durulmuştur. SEE ünitesinin ilk sürümünde karşılaşılan zorluklar deneysel çalışmalar ışığında paylamış ve robotik sistemlerin tahrikine hazır ikinci sürüm ile ilgili sonuçlar ile makale sonlandırılmıştır.

Bu araştırmanın amacı eksenel yönde çoklu tabakalı fonksiyonel derecelendirilmiş kirişlerin mekanik burkulma davranışlarını incelemektir. Sayısal burkulma analizleri ANSYS olarak bilinen sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her kiriş konfigürasyonu Zirkonyum (ZrO2) ve Alüminyum (Al) malzemelerinin değişik yüzde hacim fraksiyonları kullanılarak hazırlanmış üç tabaka olarak önerilmiştir. Tabaka seviyeleri ve kirişlerin tabaka pozisyonları Taguchi L9 (33) ortogonal dizi tekniğine göre incelenmiştir. Tabakalar kontrol faktörleri olarak değerlendirildi ve böylece dokuz sayısal analiz tutulu-tutulu sınır şartları altında gerçekleştirildi. Görsel olarak en çok etkilenen tabakaları tespit etmek için eksenel yönde tabakalı olarak fonksiyonel derecelendirilirmiş kirişlerin birinci mod şekilleri gösterildi. Tabakaların optimum seviyelerini elde edebilmek için sinyal-gürültü oran analizi kullanıldı. Sayısal sonuçlar üzerinde önemli etkilere sahip tabakalar ve onların yüzde katkı oranlarını çözmek için Varyans Analizi (ANOVA) uygulandı. En yüksek burkulma yükü Taguchi metodolojisine bağlı elde edilen optimum seviyeli tabakaların değişik pozisyonları kullanılarak karar verildi.

Bu makalede tork kontrollü robot eklem tahriki için robotik literatüründe sıkça tercih edilen seri elastik eyleyici (SEE) üniteleri için geliştirilen tasarım süreçleri konu edilmiştir. Bilgisayar destekli tasarım ve benzetim çalışmalarının anlamlı bir bütünlük teşkil edecek şekilde entegrasyonunu içeren bu süreçlerin çıktıları ayrıca deneysel çalışmalar ile de sınanmış olup ünitenin en kritik parçası olan burulma yayı üzerinde önemle durulmuştur. SEE ünitesinin ilk sürümünde karşılaşılan zorluklar deneysel çalışmalar ışığında paylamış ve robotik sistemlerin tahrikine hazır ikinci sürüm ile ilgili sonuçlar ile makale sonlandırılmıştır.

Betonarme bacaların duman gazı girişlerinin köşelerinde oluşabilecek çatlakları önlemek için, Amerikan ACI 307 tasarım yönetmeliği geleneksel çapraz donatı kullanımını şart koşmaktadır. Ülkemizde ulusal bir betonarme baca yönetmeliği henüz mevcut değildir ve baca inşaatında genellikle kayar kalıp sistemi kullanılmaktadır. Çapraz köşe donatıları yerleştirildiğinde, kayar kalıp sisteminin düşey destek elemanları ile kesişebilir ve bu sebeple baca inşaatında güçlükler meydana gelebilir. Bu çalışmada boşluk köşelerinde çapraz donatı kullanmak yerine, aynı uzunluk ve çapta düşey ve yatay köşe donatılarının kullanılması alternatifi irdelenmiştir. 115 m yüksekliğinde ve kesitinde 3.7 m genişliğinde, 5.2 m yüksekliğinde bir boşluğa sahip betonarme bir bacanın detaylı bir sonlu elemanlar modeli meydana getirilmiştir. Sayısal analizlerde beton ve donatı malzeme özellikleri doğrusal olmayan modeller kullanılarak temsil edilmiştir. Bacanın beton cidarı altı yüzlü hacimsel elemanlarla, donatılar ise iki düğüm noktalı çubuk elemanlar ile modellenmiştir. Bacanın tasarım rüzgâr yükleri yanal yük olarak kullanılarak, üç farklı yönde uygulanmıştır. Baca boşluğunun çekme, basınç ve kesme bölgelerinde yer alması durumları ayrı ayrı incelenmiştir. En yüksek çekme birim uzamaları ve çatlak oluşumları baca boşluğunun çekme bölgesinde yer aldığı durumda gözlemlenmiştir. Boşluğun çekme ve basınç bölgelerinde yer aldığı analizlerde köşe donatılarında akma sınırı aşılmıştır. Bütün analizlerde alternatif köşe donatı düzeneği, boşluk deformasyonları, çatlak oluşumları ve köşe donatı birim uzamaları açısından geleneksel çapraz donatı düzeneğine yakın sonuçlar vermiştir. Önerilen alternatif köşe donatı düzeneğinin kayar kalıp betonarme baca inşaatında kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Bu çalışmada, iki kompozit levhayı birleştirmek için yapıştırıcı kullanılarak elde edilmiş olan tek tesirli yapıştırma bağlantısının hasar analizi deneysel ve sayısal metotlar kullanılarak araştırılmıştır. Bağlantı yapılırken yapıştırıcı olarak epoksi reçine ve yapışan olarak ta karbon fiber takviyeli epoksi reçine matriksli dört tabakadan oluşan kompozit levhalar kullanılmıştır. Sayısal çalışma sonlu elemanlar metodunu kullanarak çözüm yapan ANSYS programında yapılmıştır. Sayısal hasar yüklerini elde etmek için ilerlemeli hasar analizi metodu malzeme indirgeme kuralları ile birlikte kullanılmıştır. Hasar analizinde kompozit levhalar için Hashin Hasar Teorisi kullanılırken yapıştırıcı için Maksimum Asal Gerilme Hasar Teorisi kullanılmıştır. Bağlantı mukavemeti üzerine yapıştırıcı kalınlığı, bindirme uzunluğu ve plaka genişliğinin etkisi sayısal olarak araştırılmıştır. Sonuç olarak yapışma yüzey alanının değişiminin hasar yükleri üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar tablolar ve grafikler halinde sunulmuştur.

Bu çalışmada, çapraz takviye edilmiş kare delikli termoplastik levhalarda ısıl gerilme analizi yapılmıştır. Çelik fiberlerle takviye edilmiş, tabakalı ve ortasında kare delik bulunan kompozit levhalara ısıl yük olarak, üniform sıcaklık dağılımı seçilmiştir. Oryantasyon açısı olarak simetrik ve antisimetrik düzenleme yapılmıştır. Analizde, sonlu elemanlar metodu kullanılmıştır. Bu amaçla, çözüm ANSYS programı kullanılarak yapılmıştır. Üniform sıcaklık yükü olarak 40 oC ve 80 oC arasındaki çeşitli sıcaklık değerleri seçilmiştir. Isıl analizlerden elde edilen sonuçlar şekillerde ve tablolarda gösterilmiştir.

Kaplanmış takımlar günümüz metal işleme endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çünkü, ince ve sert kaplamalar takım aşınmasını azaltırken, takım ömrünü ve verimliliği de arttırabilmektedir. Bu tür kaplamalar daha düşük takım aşınmaları ve azalan kesme kuvvetleri nedeniyle, işleme ekonomisine ve kesici takım performansına önemli katkıda bulunmaktadırlar. Özellikle TiN kaplamalar yüksek mukavemet ve düşük sürtünme katsayılarına sahiptir. Kesme esnasında sürtünme katsayısının düşük olması, kesici takımda meydana gelebilecek hasarları da en aza indirecektir. Bununla birlikte kaplama ile kaplanan malzeme ara yüzeyinde meydana gelen maksimum gerilmeler de daha düşük düzeyde meydana gelecektir. Bu çalışmada, TiN kaplanmış HSS (Yüksek Hız Çeliği) kesici takımlar için iki boyutlu gerilme analizi yapılmıştır. Takım ve talaş arasındaki sürtünme katsayının kesici yüzeyinde ve ara yüzeyde meydana gelen gerilmeler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bununla birlikte, kesici takımda muhtemel hasar oluşum bölgeleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Problemin çözümünde sonlu elemanlar metodu kullanılmış ve nümerik çözümleme için FRANC2D sonlu elemanlar paket programı seçilmiştir.

Dişli çarklar, en önemli hareket ve güç iletme elemanlarından biridir. Karşılıklı çalışan dişlilerde yük ve hareket iletimi aynı anda meydana gelir. Bir dişliden diğerine yük ve hareket iletimi, dişlerin birbiri üzerindeki yuvarlanmalı-kayma temasının bir sonucudur. Bu yuvarlanmalı-kayma teması diş yüzeylerinde ve yüzey altlarında bir takım gerilmelerin dolayısıyla da yüzey hasarlarının meydana gelmesine neden olur. Bu çalışmada, iki dişin birbiri üzerinde yaptıkları yuvarlanmalı-kayma teması neticesinde yüzeyde ve yüzey altında meydana gelen gerilmelerin analizi yapılmıştır. Problemin çözümünde diş yüzeyleri arasındaki sürtünme katsayısı değişken olarak alınmıştır. Farklı sürtünme katsayıları için yapılan çözümlemelerle yüzey altında meydana gelen gerilmelerin, hasar oluşumu üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Diş yüzeyleri arasında meydana gelen temas durumu için Hertz' in elastik temas teorisi temel alınmış ve nümerik çözümleme için ANSYS54 sonlu eleman paket programı kullanılmıştır.

Bu çalışmada, üniform olarak dağılmış çekme yüküne maruz delikli kompozit levhalarda sonlu elemanlar yöntemiyle elasto-plastik gerilme analizi yapılmıştır. Çözümde dokuz düğümlü dörtgen izoparametrik elemanlar kullanılmıştır. 0 ve 90 derece takviye edilmiş kompozit levhalarda farklı delik geometrileri için artık gerilme değişimleri incelenmiştir.

Bu çalışmada, üniform olarak dağılmış çekme yüküne maruz delikli kompozit levhalarda sonlu elemanlar yöntemiyle elasto-plastik gerilme analizi yapılmıştır. Çözümde dokuz düğümlü dörtgen izoparametrik elemanlar kullanılmıştır. 0 ve 90 derece takviye edilmiş kompozit levhalarda farklı delik geometrileri için artık gerilme değişimleri incelenmiştir.

Bu çalışmada düzgün yayılı çekme kuvvetlerine maruz dairesel delikli kompozit levhalarda sonlu eleman yöntemiyle elasto-plastik gerilme analizi yapılmıştır. Çözümde dokuz düğümlü dikdörtgen izoparametrik elemanlar kullanılmıştır. 0 ve 90 derece takviye edilmiş kompozit levhalarda farklı delik çapları için delik civarındaki artık gerilme değişimleri incelenmiştir.

Bu çalışmada düzgün yayılı çekme kuvvetlerine maruz dairesel delikli kompozit levhalarda sonlu eleman yöntemiyle elasto-plastik gerilme analizi yapılmıştır. Çözümde dokuz düğümlü dikdörtgen izoparametrik elemanlar kullanılmıştır. 0 ve 90 derece takviye edilmiş kompozit levhalarda farklı delik çapları için delik civarındaki artık gerilme değişimleri incelenmiştir.

Bu çalışmada, izotrop malzemeden veya metal matriksli kompozit malzemelerden imal edilen makina elemanlarında, sonlu elemanlar metodu kullanarak elastik ve elasto-plastik gerilme analizi yapan bir bilgisayar programı hazırlanmış ve programın işleyişi anlatılmıştır. Çözümde dokuz düğümlü dikdötgen izoparametrik elemanlar kullanılmıştır. İnterpolasyon fonksiyonu olarak Lagrange polinomlar seçilmiştir. Lineer denklem sistemlerinin çözümünü kısa zamanda, doğru ve en az bellek kullanarak yapan bir program geliştirilmiştir. Plastik bölgede gerilme hesabında, başlangıç gerilmesi metodu kullanılmıştır. Programın işleyişini göstermek için, iki örnek çözüm verilmiştir. Programlama dili olarak Fortran kullanılmıştır.

Nümerik analiz yöntemlerinin birinci adımı genellikle çözüm bölgesinin elemanlara ayrılarak bir ağ yapısının elde edilmesidir. Sonlu elemanlar metodunda da ön işlemlerden olarak sonlu eleman ağının elde edilmesi sonuçların güvenilirliği açısından büyük öneme sahiptir ve otomatik olarak yapılmazsa çok zaman alıcı bir aşamadır. Bu çalışmada, düzlem ve eksenel simetrik problemlerin çözümünde kullanılabilecek bir otomatik ağ oluşturma yöntemi tanıtılarak ele alınan çeşitli geometrilerin sonlu eleman ağları verilmiştir. Hazırlanan bilgisayar programı istenen bölgeyi istenen sıklıkta ve en az girdi bilgisiyle 3 düğümlü üçgen ve 4, 8 ve 9 düğümlü dörtgen elemanlara ayırmaktadır.

Enine dikişli kaynak bağlantıları çekme yüküne maruz kaldığında kaynak bölgesinde doğan gerilmelerin dağılımı sonlu elemenlar yöntemiyle analiz edilmiştir. Enine dikişli kaynak bağlantılarında, kaynak tipine göre, kaynak kökünde, esas itibariyle kesme etkisi veya yırtılma etkisi önem kazanmaktadır. Çalışmada problem düzlem gerilme durumu olarak ele alınmıştır. Kaynak bölgesindeki gerilme dağılımı, kaynak ayakları ve kaynak boğazı boyunca, düzlem gerilme bileşenlerinin ve eşdeğer gerilmenin dağılımları ile temsil edilmiştir.

Enine dikişli kaynak bağlantıları çekme yüküne maruz kaldığında kaynak bölgesinde doğan gerilmelerin dağılımı sonlu elemenlar yöntemiyle analiz edilmiştir. Enine dikişli kaynak bağlantılarında, kaynak tipine göre, kaynak kökünde, esas itibariyle kesme etkisi veya yırtılma etkisi önem kazanmaktadır. Çalışmada problem düzlem gerilme durumu olarak ele alınmıştır. Kaynak bölgesindeki gerilme dağılımı, kaynak ayakları ve kaynak boğazı boyunca, düzlem gerilme bileşenlerinin ve eşdeğer gerilmenin dağılımları ile temsil edilmiştir.

Bu çalışmada, bağ kirişi-perde taşıyıcı sistemlerde, bağ kirişi boyutlarının sistemin davranışına etkisi incelenmiştir. Bir modelde üst kat bağ kirişi yüksekliği değiştirilerek çözümler yapılmştır. Çözümlerde sonlu elemanlar yöntemi kullanuılmıştır. Bu çalışma ile ilgili çözülen modellerin deneysel olarak da incelenmesi husunda bir araştırma projesi yürütülmektedir. Yapılacak olan deneysel çalışmaya bir ön hazırlık teşkil eden çalışmanın sonuçları tartışılmaktadır. Özellikle son kattaki bağ kirişinin daha rijit olması durumunda,boşluklu perdenin davranışının perde davranışına daha yakın olduğu görülmüştür. Perde boyutları, yükler ve diğer bağ kirişlerinin boyutları sabit kalmak üzere, son kat bağ kirişinin yüksekliği arttıkca sistemin yatay ötelenmelerinin azaldığı gözlenmiştir.

Makina tasarımında sıcaklık dağılımının belirlenmesi, genellikle malzeme seçimi, çalışma esnasında normalin dışında sıcaklık etkisine maruz kalan parçaların tasarımı gibi konularda bir ilk adım oluşturur. Bu sırada da çevre şartlarının belirlenmesi, karmaşık geometrilerin modellenmesi ve en temel sabit özellikleri olan izotrop malzemeden her doğrultuda farklı özellikler gösteren kompozit malzemeye kadar çok çeşitli malzemelerin dikkate alınması gerekmektedir. Bu noktada elemanların hem ısıl hem de mekanik analizinde benzer yöntemlerin kullanılıyor olması nedeniyle sonlu elemanlar metodu büyük bir kullanım imkanı bulur. Bu çalışma lamel grafitli dökme demirden yapılmış dikdörtgen kesitli bir çubuğun 600 oC ile oda sıcaklığı arasında tekrarlı ısıtılması ve su ile soğutulması sırasında mevcut bir çatlakta meydana gelen değişmenin incelendiği bir projenin ilk basamağını oluşturmaktadır (Taşgetiren, 1992). Isıl döngü sırasında çubuk kesitinde meydana gelen sıcaklık dağılımının elde edilmesi ve düzgün olmayan bu sıcaklık dağılımının oluşturduğu gerilmelerin hesaplanması projenin en önemli iki basamağını teşkil etmektedir. Bu çalışmada genel geçişli hal ısı iletimi probleminin iki boyutlu sonlu eleman formülasyonu verilmiş, geliştirilmiş olan bilgisayar programı kullanılarak konveksiyon sınır şartı etkisindeki dikdörtgen kesitli çubuk için örnek çözümler yapılmıştır.

Makina tasarımında sıcaklık dağılımının belirlenmesi, genellikle malzeme seçimi, çalışma esnasında normalin dışında sıcaklık etkisine maruz kalan parçaların tasarımı gibi konularda bir ilk adım oluşturur. Bu sırada da çevre şartlarının belirlenmesi, karmaşık geometrilerin modellenmesi ve en temel sabit özellikleri olan izotrop malzemeden her doğrultuda farklı özellikler gösteren kompozit malzemeye kadar çok çeşitli malzemelerin dikkate alınması gerekmektedir. Bu noktada elemanların hem ısıl hem de mekanik analizinde benzer yöntemlerin kullanılıyor olması nedeniyle sonlu elemanlar metodu büyük bir kullanım imkanı bulur. Bu çalışma lamel grafitli dökme demirden yapılmış dikdörtgen kesitli bir çubuğun 600 oC ile oda sıcaklığı arasında tekrarlı ısıtılması ve su ile soğutulması sırasında mevcut bir çatlakta meydana gelen değişmenin incelendiği bir projenin ilk basamağını oluşturmaktadır (Taşgetiren, 1992). Isıl döngü sırasında çubuk kesitinde meydana gelen sıcaklık dağılımının elde edilmesi ve düzgün olmayan bu sıcaklık dağılımının oluşturduğu gerilmelerin hesaplanması projenin en önemli iki basamağını teşkil etmektedir. Bu çalışmada genel geçişli hal ısı iletimi probleminin iki boyutlu sonlu eleman formülasyonu verilmiş, geliştirilmiş olan bilgisayar programı kullanılarak konveksiyon sınır şartı etkisindeki dikdörtgen kesitli çubuk için örnek çözümler yapılmıştır.