Search

ÇEKİCİ ARAÇLAR İÇİN HAVA KÖRÜKLÜ SÜSPANSİYON SİSTEMİNE SAHİP ÖN DİNGİL TASARIMIHasan GÜNALÜlkemizde, taşımacılık sektörünün ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte kullanıcıların beklentileri de sürekli artmaktadır. Bu beklentilere ve rekabet ortamına paralel olarak kamyon kullanımı gün geçtikçe azalırken çekici (TIR) kullanımı artmaktadır.Bu çalışmada ülkemizde üretilen bir çekici araç referans alınarak hava körüklü bir ön süspansiyon(askı) sistemi tasarlanmıştır. Askı sistemi ile birlikte araca uygun yönverme geometrisi tekrar tasarlanmış ve optimize edilmiştir. Tasarımlar yapılırken bilgisayar destekli mühendislik araçlarından mümkün olduğunca yararlanılmaya çalışılmış ve her problem için optimum çözüm bulunmaya çalışılmıştır. Çalışmada ilk olarak askı sistemi kavramsal tasarımı yapılmış, bu kavramsal tasarıma uygun sistem bilgisayar ortamında tasarlanmıştır. Sistemi oluşturan elemanlar üzerine etki eden kuvvetler çeşitli senaryolar için elde edilmiş ve bu kuvvetler altında her parça için kütle optimizasyonu yapılmıştır.Çalışmanın son bölümünde, askı sisteminin temel taşıyıcı elemanı olan dingilin yorulma analizi yapılmıştır. Çalışma içerisinde tasarlanan komple sacdan kaynaklı olarak imal edilebilecek dingile geniş yer verilmiştir. Bu tasarım sayesinde imalatı oldukça kolay, ilk yatırım maliyeti muadil dövme parçaya göre oldukça düşük ve hafif bir çözüm oluşturulmuştur. DESIGN OF FRONT AXLE WITH AIR SUSPENSION SYSTEM FOR TRUCKSHasan GÜNALIn our country, with the development of the transportation sector and technology, users? expectations are continously increasing. Parallel to these expectations and the competitive environment , while the usage of trucks is decreasing the usage of tractor is increasing.In this study, based on a tractor which is produced in Turkey, an air spring front suspension system was designed. Also the steering geometry of the vehicle was optimized . During the designs, computer aided engineering tools was used as much as possible and an optimum solution was found for each problem. Firstly the concept design of the system was done, then the system which is suitable with the concept was designed by CAD . The forces which acted on the components of the system were predicted for various road scenarious by vehicle dynamic model. By using these forces, mass-strength optimization was done for each component of the system by finite element method.In the last part of the study, fatigue analysis of the rigid axle which is the main component of the system was done. Large part of the study was devoted to this axle design which can be manufactured completely by steel welding. With the help of this design, a solution which can be manufactured very simply, with lower initial investment cost and lighter, was found. 147

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2006, Günümüzde arazi taşıtlarının performans hesabında kullanılan ampirik analitik yöntemler, zaman ve maliyet isteyen çok sayıda deney yapılmasını gerektirmektedir. Bu çalışma, arazi taşıtlarının performansını, ampirik-analitik yöntemler yerine, kritik hal toprak mekaniği ve sonlu elemanlar yönteminin birlikte kullanılmasıyla oluşturulan kuramsal-sayısal simülasyon modelleri aracılığıyla hesaplama hedefine yöneliktir. Bu amaçla öncelikle toprak özelliklerini belirlemede kullanılan basit basma ve basit kesme deneylerinin simülasyon modelleri oluşturulmuştur. Kritik hal modeline ait toprak özellikleri, ampirik formüller ve simülasyon modellerinin ortaya koyduğu deney sonuçları arasındaki yakınsama gözlenerek tespit edilmiştir. Kritik hal toprak özellikleri belirlendikten sonra bir arazi taşıtı paletinin ve bir katı tekerleğin farklı toprak tiplerinde gösterdikleri performans simülasyon modelleri aracılığıyla hesaplanarak literatürdeki deney sonuçlarıyla karşılaştırılmış ve olumlu sonuçlar elde edilmiştir., Today the performance of terrain vehicles are determined with empirical and analytical methods, which require many time and money consuming experiments. The aim of this study is to predict the performance of terrain vehicles via theoretical and numerical simulation models based on critical state soil mechanics and finite element method instead of using the empirical and analytical methods. To reach that goal first of all the simulation models of the simple pressure test and the simple shear test are developed, which are used to determine the soil properties. Critical state properties for soil are calibrated by watching the convergence between the results obtained from the empirical equations and the results obtained from the simulation models. After the determination of the critical state properties, the performance of a track and a rigid wheel on different soil types are calculated via simulation models and compared with experimental data in the literature. The results of the numerical simulation are in a good agreement with experimental data., Doktora, PhD

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2005, Bu çalışmada, yapıların ve kontrol sistemlerinin birleşik optimum tasarımı dayanıklı kontrol formülasyonları kullanılarak yapılmıştır. Yapı sonlu elemanlar metodu kullanılarak modellenmiş ve kontrolcü H2, H ve LQR formülasyonları kullanılarak tasarlanmıştır. Yapı ve kontrolcü eşzamanlı ve ardışık olarak optimize edilmiştir. H2, H ve LQR formülasyonları kullanılarak yapının ve kontrolcünün eş zamanlı olarak yapısal tekil değerlerin şekillendirilmesi ile optimize edilebileceği gösterilmiştir. Eş zamanlı optimizasyonun bir ayrık optimizasyon problemine dönüştürülebileceği gösterilmiştir. Sadece dayanıklı kontrol kurallarının sakıncalarından kaçınırken, yapının ve kontrolcünün ardışık optimizasyonunun genellikle eğer bilinen yapının serbestlik derecesi büyük ise belirli üstünlüklere sahip olduğu; yapısal tekil değer şekillendirmesi ile dayanıklı kontrol edilmiş yapıların tasarımını mümkün kıldığı gösterilmiştir. Ayrıca, son zamanlarda ileri sürülen pasif temelli kontrolcü, veya enerji şekillendirme yaklaşımı diye adlandırılan yaklaşımın, bir tekil değer şekillendirmesi problemine de eşdeğer olduğu gösterilmiştir. Daha sonra, H2, H ve dayanıklı kontrol formülasyonları ile LQR bir kafes yapının ve kontrolcüsünün optimum tasarımına eş zamanlı ve ardışık olarak uygulanmıştır. Sonuçlar birbiriyle karşılaştırılmıştır. Birleşik yapı ve kontrolcü tasarım problemi için ardışık optimizasyon yaklaşımının global minimumu eş zamanlı optimizasyon yaklaşımından daha hızlı bulduğu sonucuna varılmıştır., In this study, integrated optimum design of structures and control systems is studied by using robust control formulations. The structures are modeled by the use of finite element methods, and the controllers are designed by the use of H2, H and LQR formulations. The structures and controllers are optimized simultaneously and successively. It is shown that simultaneous optimization of structures and controllers by using H2 and H robust control formulations and LQR can be achieved approximately by a decoupled optimization problem in which structures are optimized by shaping the structural singular values, and succeedingly any control law of interest can be designed. It is shown that while avoiding the drawbacks of pure robust control laws, successive optimization of structures and controllers has certain advantages, especially if the degree of freedom (DOF) of the associated structure is large; it enables one to design robust controlled structures by shaping the structural singular values. Furthermore, it is shown that recently proposed passivity based controller, or so-called energy shaping approach, is equivalent to a singular value shaping problem as well. H2, H robust control formulations and LQR are applied to simultaneous and decoupled optimum design of a truss structure and its controller. The results are compared with each other; thereof, it is concluded that successive optimization approach to robust integrated structure and controller design problem yields the global minimum much faster than the simultaneous optimization approach., Doktora, PhD

Tez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2003, Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2003, Bu çalışmada, lineer cebirin araçlarından olan Tekil Değerlere Ayrıştırma “TDA” (SVD) işlemi, yapısal sistemlerin tasarım duyarlılığı analizine uygulanarak TDA ya dayalı duyarlılık analizi yöntemi geliştirmiştir. Bir sisteme ait en büyük ve en küçük tekil değerlerinin kareleri bir sistemin giriş-çıkış vektörleri arasındaki güç iletimi, enerji iletimi ve güç spektrumu yoğunluğu oranlarının sınırlarını teşkil etmektedir. Bu nedenle, bir yapısal sistemin tekil değerlerinin şekillendirilmesi, sistem cevabının belirlenmesi anlamına gelmektedir. Bu çalışmada, mevcut klasik tasarım duyarlılığı metodları ile geliştirilen TDA ya dayalı duyarlılık analizinin statik, dinamik, analizler, en kötü yükleme koşulu, çoklu yükleme hali ve yapısal gürbüzlük gibi alanlarda karşılaştırmaları yapılmış ve yöntemin performansı sayısal örnekler üzerinde denenmiştir. Ayrıca yöntem, ortotropik lamel tabakalarından oluşan sistemlerin belli bir yük ve sınır koşulları yerine pratikte karşılaşılabilecek en kötü yükleme koşuluna göre tasarlanmasına da uygulanmıştır. Yöntem belli alanlarda klasik metodlara göre daha fazla bilgi açığa çıkarmasının yanı sıra, hesaplamalı alanda işlemci süresi ve hafıza kullanımında büyük avantajlara sahiptir. Bir diğer özelliği de sonlu elemanlar denklem sistemlerine olan uyumu sayesinde pratikteki tasarım algoritmalarında kullanılabilecek olmasıdır. Sonuçta TDA ya dayalı duyarlılık analizinin yapısal sistemlerin statik ve dinamik cevap duyarlılık analizlerinde başarı ile kullanılabileceği görülmektedir., In this study, the singular value decomposition (SVD) is employed for design sensitivity analysis of structures. As the squares of singular values are the bounds of power, energy and power spectral density ratios between the input and output vectors, shaping the singular values of a structure. is equivalent to shaping the response of the structure. Comparison is made of the proposed sensitivity analysis based upon the SVD with static and dynamic responses, and eigenvalue design sensitivity analyses. The issues such as structural robustness, worst loading case and multiple load cases are studied. Singular values are also employed for designing laminates against the worst possible load case instead of desinging subject to given loads and boundary conditions. As shown, design sensitivity analysis based upon the SVD can give good insight into static and dynamic response characteristics of structures; it is more informative than eigenvalue design sensitivity analysis and in particular computationally advantageous in case of multiple load cases. Several numerical examples are also presented to illustrate the proposed approach., Doktora, PhD

m ÖZET Ürün kalitesini düşürmeden, minimum maliyet, minimum ağırlık ve minimum enerji sarfiyatı ile maksimum kar elde etmek, üretim için istenilen temel şartlardır. İstenilen bu şartlan sağlayabilmek yani optimum çözümler bulabilmek amacıyla optimizasyon metotlarından faydalanmak gerekmektedir. Optimizasyon problemlerinde en önemli husus tasarım değişkenlerinin doğru tanımlanmasıdır. Bir tasarım problemini doğru olarak tanımlamak için; Tasarım değişkenlerini, Tasarım sınırlamalarını, Hedef fonksiyonlarını bilmek ve doğru olarak tanımlamak gerekmektedir. Sistemi tanımlamak için seçilen değişkenlere tasarım değişkenleri denir ve bu değişkenler kullanılarak değişken seti belirlenir. Cıvatalarla veya kaynaklarla sistemin sabitlenmesi, üzerinde taşıyacağı yüklerin belirlenmesi ise tasarım sınırlamalarını kapsar. Tasarım değişkenlerinin ve sınır şartlarının belirlenmesinin amacı bu değerlere bağlı olarak hedef fonksiyonunu minimum yapan değerleri bulmaktır. Hedef fonksiyonun bulunmasında kullanılan optimizasyon metotları; Sıfırıncı mertebe metotları, Birinci mertebe metotları İkinci mertebe metotları dır. Daha kompleks parçaların optimizasyonunu yapmak için sonlu elemanlar analiz programlarının kullanılması daha çabuk ve doğru sonuçlar vermesi açısından tercih edilebilir. Bu amaçla tasarım optimizasyonu uygulamaları için Ansys sonlu elemanlar analiz programının Dizayn optimizasyonu modülü kullanılmıştır. Optimizasyon metotlarının otomotiv sektörüne uygulamaları için; bir kamyon makas bağlantı braketenin sonlu elemanlar analizi yapılarak, bu braketi oluşturan parçaların saç kalınlıklarının optimizasyonu yapılmıştır. ANAHTAR KELİMELER : Optimizasyon metotları, Otomotiv, Sonlu elemanlar, Tasarım değişkenleri, Tasarım sınırlamaları, Hedef fonksiyonları, Sıfırıncı mertebe metotları, Birinci mertebe metotları, İkinci mertebe metotları IV ABSTRACT Maximizing the profits without any quality lowering; by rninimum cost, minimum weight and energy consume, are the fundamental conditions for production. To fulfill these conditions or to find optimum solutions, it is necessary to utilize the optimization methods. The most important subject of the optimization problems is the correctly definition of the design variables. To define a design problem correctly; Design variables, Design restrictions, Objective functions, should be well-known and correctly defined. The variables choosed to define the system are called `design variables` and the variables set is indicated by using these variables. Fixation of the system by bolts or welt and defining the loads that the system will charge on are the restrictions of the system. The purpose for indicating the design variables and restrictions is to find out the values that minimize the objective function depending on these values. The optimization methods used for finding the objective function are; - Zero Order methods - First Order methods - Second Order methods Utilization of finite element method analysis programs are prefered for the optimization of more complex parts, because of getting the correct solutions in much shorter time. For this, the design optimization module of the Ansys is used for design optimization applications. Utilizing the optimization methods for the applications in Automotive sector; the optimization of sheet metal thicknesses of the parts of a bracket of a truck's leaf springs is done by finite element analysis. KEYWORDS : Optimization methods, Automotive, Finite Element, Design variables. Design restrictions, Objective functions, Zero order methods, First order methods. Second order methods 120