Search

Bu çalışmanın amacı, bir savaş uçağının kanopisine kuş çarpmasının yapısal dayanım ve radar kesit alanı üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Bu çalışmada, Düzgünleştirilmiş Parçacık Hidrodinamiği (ing. smoothed particle hydrodynamics, SPH) sonlu elemanlar yaklaşımı kullanılarak yarı küresel uçlu silindirik geometriye sahip kuş modeli kullanılmıştır. Kanopiye kuş çarpması modellenmiş ve sonuçlar literatürde mevcut deneysel ve nümerik verilerle karşılaştırılmıştır. Ardından, kanopinin radar kesit alanını hesaplamak üzere bir simülasyon modeli oluşturulmuştur. Son olarak, kanopinin mevcut tasarım kriterleri içinde kalarak farklı tasarım seçenekleri hem yapısal dayanım hem de radar kesit alanı bakımından karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler neticesinde geometride eniyileme yapılarak yapısal olarak en dayanıklı ve radar kesit alanı en küçük geometri belirlenmiştir.

Körüklü mafsallar hidrolik hatlarda, inşaatlarda ve nükleer istasyonlar gibi çeşitli alanlarda akıştan ve dış kuvvetlerden kaynaklanan enerjiyi sönümlemek, hatlara esneklik sağlamak ve bu sayede akış hatlarında çatlama, bozulma gibi hasarların önüne geçmek amacıyla sıklıkla kullanılan parçalardır. Eksenel, yanal ve açısal hareketlere imkan sağlayan körüklü mafsallar eksenel tipli, gimbal tipli, menteşe tipli vb türde kullanılmaktadır. Sıvı yakıtlı roket motorlarında itki vektör kontrolüne olanak sağlayan körüklü mafsallar bu sayede füzenin yapacağı yönelme hareketleri sırasında hidrolik hatların hasar görmesine engel olurlar. Roket motorlarında hatlara bu esnekliği sağlarken motoru hareket ettiren lineer eyleyicilere karşı ilave kuvvet oluştururlar. Oluşan bu ilave kuvvet daha büyük eyleyicilere ihtiyaç duyulmasına dolayısıyla daha fazla ağırlığa ve hacim zarfına sebep olmaktadır. Literatürde basınç altında çalışan körüklü mafsalların yorulma ve basınca karşı dayanım çalışmaları sıkça çalışılan konulardandır. Hareket sırasında oluşan eğilme momenti ve hareket kaynaklı dayanım çalışmaları ise nadir olarak çalışılan ve incelenmesi zor konulardandır. Bu çalışmada iç basınç altında açısal harekete izin verecek olan körüklü mafsalların tasarımı, eyleyicilere aktarılacak kuvveti yani körüklü mafsalın eğilme momentini minimize edecek şekilde yapılmıştır. Eniyileme çalışmalarının ardından elde edilen tasarım parametreleriyle hesaplanan analitik sonuçlar sonlu elemanlar yöntemleri ile karşılaştırılacaktır. Sonlu elemanlar yönteminde basınç ve hareket analizleri için ayrı yöntemler ve sınır koşulları kullanılmış modeller ayrı ayrı incelenmiştir. Hareket analizleri için farklı yükleme koşulları kullanılarak en uygun yöntem seçilmiştir.

Bellow joints are frequently used in hydraulic lines, constructions, and various areas such as nuclear stations to absorb the energy caused by flow and external forces, provide flexibility to the lines, and prevent damages such as cracking and deterioration in the flow lines. There exist various types of bellow joints (e.g., axial type, gimbal type, and hinge type) that allow axial, lateral, and angular movements. Bellow joints that assist thrust vector control in liquid propellant rocket engines prevent the hydraulic lines from being damaged during the orientation movements of the missile. While providing this flexibility to the lines in rocket engines, they create additional force against the linear actuators that move the liquid motor nozzle. This additional force causes the need for larger actuators, resulting in more weight and volume. In this study, design optimization of the bellow joint used in liquid propellant rocket engines is conducted to minimize the force transferred to the actuators by minimizing the bending moment developed in the bellow joint. It is found that the bending moment developed in the bellow joint could be reduced by a significant rate of 75 % without compromising the structural integrity of the bellow joint., TOBB University of Economics and Technology, Graduate School of Engineering and Science, The authors acknowledge the TOBB University of Economics and Technology, Graduate School of Engineering and Science for providing scholarship for the second author.

Bu çalışmada, kuş çarpmasına dayanaklı, kütlesi merkezi deformasyona bağlı olarak optimize edilmiş kanopi yapısı elde edilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle kuşun modellenmesi, ardından kanopi malzemesi olarak kullanılacak polikarbonatın çarpışma modelinin oluşturulması ve son olarak ise farklı eğrilik yarıçaplarındaki katmanlı kanopi yapısının kütlesinin, merkezi deformasyonuna bağlı olarak optimizasyonu çalışması yapılmıştır. Kuş modelinin oluşturulmasında ucu yarı küresel silindir SPH kuş modelinin gerçek çarpışma durumuna en yakın sonucu verdiği görülmüş ve analizlerde bu model kullanılmıştır. Literatürden elde edilen SPH metodu ile kuşun sonlu elemanlar modelinin ve yine literatürden elde edilen polikarbonat plakanın çarpışma modelinin doğrulama çalışmaları yapılmış, doğrulanan modeller kullanılarak R=∞, R=1.25, R=0.75 ve R=0.5 metre eğrilik yarıçaplarındaki 5 katmanlı bir kanopi panel tasarımının kütlesi merkezi deformasyonuna bağlı olarak genetik algoritma kullanılarak optimize edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda R=∞ tasarımı için %3.2, R=1.25 tasarımı için %5.2, R=0.75 tasarımı için %0.53, R=0.5 tasarımı için %0.54 kütlede azalma elde edilmiştir.

iki farklı yeni tasarım geliştirilmiş, üretilmiş ve CES İleri Kompozit ve Savunma Teknolojileri firması tarafından gerçekleştirilen balistik testlerle test edilmiştir. Birinci tasarım alüminyum levha üzerinde anodizasyon yöntemi ile büyütülen nanogözenekli alümina, ikinci tasarım ise alüminyum levha üzerinde anodizasyon yöntemi ile büyütülen polimer emdirilmiş nanogözenekli alüminadır. Balistik test sonuçlarına dayanarak, polimer emdirilmiş konfigürasyonun, polimer emdirilmemiş nanogözenekli yapıya ve herhangi bir işlem uygulanmamış alüminyum plakaya kıyasla enerji soğurma kapasitesi açısından daha iyi performans gösterdiği gözlemlenmiştir., Gelişen balistik tehditlere karşı balistik koruma sistemlerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Malzeme üretim teknolojisinin gelişmesi ile balistik zırhlarda hafiflik, yüksek enerji soğurma kapasitesi ve yüksek balistik koruma sağlayacak yeni malzeme türleri arayışı başlamıştır. Seramik, düşük yoğunluğu, yüksek sertliği ve basınç dayanımı nedeniyle balistik zırhta yaygın olarak kullanılan bir malzeme haline gelmiştir. Seramik panel sistemlerinin ağırlığını azaltmak ve enerji soğurma kapasitelerini artırmak için literatürde çok sayıda çalışma yapılmıştır. Bu çalışmaların incelenmesi sonucunda nanogözenek yapılı seramik paneller üzerinde herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu proje kapsamında

This study investigates the effects of bird strike to the wing leading edge of a trainer aircraft in accordance with the EASA CS-23 standards, and compares various options for design of energy absorbing support structures. In this study, bird models with hemispherical-ended cylindrical geometry are simulated using the Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) finite element approach. After validating the impact of the bird model with a rigid plate, the bird strike on the wing leading edge is modelled, and the results are compared with the existing experimental and simulation data available in literature. Finally, different design options for support structures of the wing leading edge are evaluated and the results are compared. It is found that honeycomb sandwich panel support structure displays the best collusion and weight performance.

Bu çalışmada, yüksek hızlı kuş çarpmasına maruz kalan basitleştirilmiş bir uçak ön camının ağırlık optimizasyonu ele alınmıştır. Ön cam plakası 1 m x 1 m ölçülerinde ve 5 katmandan oluşmaktadır. Katman malzemeleri polikarbonat ve PVB'den (polivinil butiral) oluşmaktadır. Çarpışma koşulları ise, kuşun 1.8 kg ve çarpışma hızının 130 m/s olduğu durumdur. Çarpışmalar, bir sonlu elemanlar yazılımı olan LS-DYNA’da gerçekleştirilmiştir. Polikarbonat malzemesinin ve SPH yöntemi ile modellenen kuşun sonlu elemanlar modelleri literatür verileri ile doğrulandıktan sonra optimizasyon çalışmalarına başlanmıştır. Optimizasyon probleminde tasarım değişkenleri katman kalınlıkları ve kısıt olarak ise plakanın merkez deformasyon değerinin başlangıç tasarımın merkez deformasyonunu geçmemesi durumu ele alınmıştır. Deformasyon kısıtının tahmini için farklı vekil modeller oluşturulmuştur. Bu vekil modeller kullanılarak ağırlık optimizasyonu genetik algoritma ile çözülmüş ve ağırlıkta %3.2’lik bir azalma elde edilmiştir., In this study, weight optimization of a simplified aircraft windshield subjected to high velocity bird strike is considered. The windshield plate measures 1 m x 1 m and consists of 5 layers. Layer materials consist of polycarbonate and PVB (polyvinyl butyral). The impact conditions are when the bird is 1.8 kg and the impact velocity is 130 m/s. The impacts were performed in LS-DYNA, a finite element software. After the finite element models of the polycarbonate material and the bird modeled by the SPH method were validated with the literature data, optimization studies were started. In the optimization problem, the design variables are considered as layer thicknesses and the constraint is taken as the central deformation of the plate not exceeding the central deformation of the initial design. Different surrogate models were constructed to predict the plate deformation. By using these surrogate models, weight optimization was solved by genetic algorithm and a 3.2% weight reduction was achieved.

Bu çalışmanın amacı, bir savaş uçağının kanopisine kuş çarpmasının yapısal dayanım ve radar kesit alanı üzerindeki etkilerini araştırmaktır. Bu çalışmada, Düzgünleştirilmiş Parçacık Hidrodinamiği (ing. smoothed particle hydrodynamics, SPH) sonlu elemanlar yaklaşımı kullanılarak yarı küresel uçlu silindirik geometriye sahip kuş modeli kullanılmıştır. Kanopiye kuş çarpması modellenmiş ve sonuçlar literatürde mevcut deneysel ve nümerik verilerle karşılaştırılmıştır. Ardından, kanopinin radar kesit alanını hesaplamak üzere bir simülasyon modeli oluşturulmuştur. Son olarak, kanopinin mevcut tasarım kriterleri içinde kalarak farklı tasarım seçenekleri hem yapısal dayanım hem de radar kesit alanı bakımından karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler neticesinde geometride eniyileme yapılarak yapısal olarak en dayanıklı ve radar kesit alanı en küçük geometri belirlenmiştir.

iki farklı yeni tasarım geliştirilmiş, üretilmiş ve CES İleri Kompozit ve Savunma Teknolojileri firması tarafından gerçekleştirilen balistik testlerle test edilmiştir. Birinci tasarım alüminyum levha üzerinde anodizasyon yöntemi ile büyütülen nanogözenekli alümina, ikinci tasarım ise alüminyum levha üzerinde anodizasyon yöntemi ile büyütülen polimer emdirilmiş nanogözenekli alüminadır. Balistik test sonuçlarına dayanarak, polimer emdirilmiş konfigürasyonun, polimer emdirilmemiş nanogözenekli yapıya ve herhangi bir işlem uygulanmamış alüminyum plakaya kıyasla enerji soğurma kapasitesi açısından daha iyi performans gösterdiği gözlemlenmiştir., Gelişen balistik tehditlere karşı balistik koruma sistemlerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Malzeme üretim teknolojisinin gelişmesi ile balistik zırhlarda hafiflik, yüksek enerji soğurma kapasitesi ve yüksek balistik koruma sağlayacak yeni malzeme türleri arayışı başlamıştır. Seramik, düşük yoğunluğu, yüksek sertliği ve basınç dayanımı nedeniyle balistik zırhta yaygın olarak kullanılan bir malzeme haline gelmiştir. Seramik panel sistemlerinin ağırlığını azaltmak ve enerji soğurma kapasitelerini artırmak için literatürde çok sayıda çalışma yapılmıştır. Bu çalışmaların incelenmesi sonucunda nanogözenek yapılı seramik paneller üzerinde herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu proje kapsamında

Bu çalışmada, kuş çarpmasına dayanaklı, kütlesi merkezi deformasyona bağlı olarak optimize edilmiş kanopi yapısı elde edilmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında öncelikle kuşun modellenmesi, ardından kanopi malzemesi olarak kullanılacak polikarbonatın çarpışma modelinin oluşturulması ve son olarak ise farklı eğrilik yarıçaplarındaki katmanlı kanopi yapısının kütlesinin, merkezi deformasyonuna bağlı olarak optimizasyonu çalışması yapılmıştır. Kuş modelinin oluşturulmasında ucu yarı küresel silindir SPH kuş modelinin gerçek çarpışma durumuna en yakın sonucu verdiği görülmüş ve analizlerde bu model kullanılmıştır. Literatürden elde edilen SPH metodu ile kuşun sonlu elemanlar modelinin ve yine literatürden elde edilen polikarbonat plakanın çarpışma modelinin doğrulama çalışmaları yapılmış, doğrulanan modeller kullanılarak R=∞, R=1.25, R=0.75 ve R=0.5 metre eğrilik yarıçaplarındaki 5 katmanlı bir kanopi panel tasarımının kütlesi merkezi deformasyonuna bağlı olarak genetik algoritma kullanılarak optimize edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda R=∞ tasarımı için %3.2, R=1.25 tasarımı için %5.2, R=0.75 tasarımı için %0.53, R=0.5 tasarımı için %0.54 kütlede azalma elde edilmiştir.

Enerji sönümleyici yapılar birçok sektörde kullanılan önemli bir yapısal elemandır. Otomotiv sektöründe enerji sönümleyici yapıların araç içerisinde bulunan sürücü ve yolcuların güvenliğini sağlamaktadır. Önden çarpışma durumlarında çarpışma kutuları ortaya çıkan enerjiyi sönümlemekle görevlidir. Çarpışma kutularının hafif ve yüksek mukavemete sahip olmaları beklenmektedir. Bu tez çalışmasında bal peteği dolgulu hibrit enerji sönümleyici yapıların çarpışma performansı nümerik olarak belirlenecektir. Deney tasarımında farklı geometrik ve yapısal seviyeler bulunduğu için Taguchi deney tasarımı kullanılmıştır. 36 Deney tasarımı sonucunda çok kriterli karar verme yöntemlerinden biri olan TOPSIS yöntemi kullanılarak en uygun tasarıma ulaşılması hedeflenmektedir. Analiz modellerinde kullanılacak malzeme kartları literatür doğrulaması ile hazırlanmıştır. Analiz modelinde çok fazla kontak ve eleman bulunması analiz çözüm sürecini oldukça uzatmaktaydı. Bu sorunun çözülebilmesi için ağırlık ölçeklendirme çalışması gerçekleştirilmiştir. %10 Ağırlık arttırması analiz süresini yarıya düşürmüştür. Uygun analiz modeli Python programlama dili kullanılarak geliştirilen TOPSIS kodu ile elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde en yüksek enerji sönümleme kapasitesine sahip modelin TOPSIS puanı en yüksek olmaktadır. En yüksek puana sahip model boş alüminyum tüpe göre %22 daha fazla enerji sönümleme kapasitesine sahip olmaktadır. En yüksek TOPSIS puanına sahip modeller incelendiğinde dış tüp malzemesinin karbon fiber destekli kompozit tüp olduğu gözlemlenmiştir. En düşük puana sahip modellerde ise dış tüp ve iç tüp kalınlığının 1 mm ve iç dolgunun dolu olduğu modeller olduğu gözlemlenmiştir. En düşük tepe ezilme değerine sahip modellerde dış tüp malzemesinin alüminyum olduğu, dış dolgunun dolu, dış tüp çapının 80 mm ve dış tüp kalınlığının 1 mm olduğu gözlemlenmiştir., Energy absorbing structures are crucial structural elements utilized in various industries. In the automotive sector, energy absorbing structures ensure the safety of drivers and passengers within vehicles. Crash boxes are tasked with dampening the impact energy. Crash boxes are expected to be lightweight yet possess high strength. In this thesis, the crash performance of honeycomb-filled hybrid energy absorbing structures will be numerically determined. Due to the presence of different geometric and structural levels in the experimental design, the Taguchi experimental design has been employed. Following the 36 experimental designs, the TOPSIS method, a multi-criteria decision-making approach, will be utilized to achieve the optimal design. Material cards for the analysis models have been prepared through literature validation. The analysis model contained a significant number of contacts and elements, leading to a lengthy analysis solution process. To address this issue, a mass scaling study was conducted. A 10% weight increase reduced the analysis time by half. The appropriate analysis model was developed using the Python programming language and the TOPSIS code. Upon examining the obtained results, the model with the highest energy absorbing capacity has the highest TOPSIS score. The model with the highest score exhibits 22% greater energy dissipation capacity compared to an empty aluminum tube. Upon analyzing models with the highest TOPSIS scores, it was observed that the external tube material is carbon fiber-reinforced composite. Models with the lowest scores have an external and internal tube thickness of 1 mm, with a solid internal fill. Models with the lowest peak crushing values feature an aluminum external tube material, solid external fill, 80 mm external tube diameter, and 1 mm external tube thickness.

Metal/composite hybrid tubes are potential candidates for crashworthy products having less weight and low cost compared to conventional crash boxes. The crashworthiness of Al/GFRP tubes created by wrapping an aluminum 6082 tube in glass fiber-reinforced plastic is the subject of this investigation. To compare the crush behavior of the empty GFRP/hybrid and honeycomb-filled hybrid circular tubes, quasi-static tests were conducted. Bundles and cracks were observed during the tests of composite and hybrid tubes. Energy absorption parameters of the numerical model were compared with the results of experiments. The crushing behavior of the GFRP and hybrid specimens was simulated using a numerical approach based on the Chang-Chang damage criteria. It is found that trigger mechanisms performed in the FE analysis can effectively model the crashing behavior of GFRP/hybrid specimens. The CFE and SEA of the empty composite tube are 95% and 29% greater than the empty hybrid tube, respectively. The effect of honeycomb filling on the energy absorption capabilities of hybrid tubes is investigated. The CFE of the honeycomb-filled hybrid tube is found to be 4.5% greater than the CFE of the empty hybrid tube., Ankara Yildirim Beyazit University, Department of Scientific Research Projects [5582], The authors acknowledge the financial support provided by Ankara Yildirim Beyazit University, Department of Scientific Research Projects under Project No: 5582. The authors would like to express their gratitude to Hexagon Space Aviation Trade Ltd. for providing honeycomb aluminum fillers and Prof. Dr. Metin Tanoglu and Murat Aydin for their contribution to characterization tests. Also, we would like to express our gratitude to Ameen Topa for his valuable, constructive criticisms during the modeling.

In industries like automotive and aerospace, the demand for structures with a high strength-weight ratio is increasing. Additive manufacturing (AM) studies and applications of AlSi10Mg material have increased due to the improvement of mechanical properties when the production is performed at high cooling rates in the laser-powder bed fusion (L-PBF) method. The study aims to investigate the effect of the AM process parameters on the microstructure features, and determine the mathematical relationship between yield strength and process parameters to obtain better mechanical properties. In this study, AlSi10Mg specimens are manufactured using L-PBF method with different process parameters. Microstructure images of the manufactured specimens are obtained by scanning electron microscopy. Melt pool width, eutectic cell size and diameter of Si precipitates are measured using the microstructure images. Parametric equations are generated between the process parameters and microstructural features including eutectic cell size and Si precipitate diameter. Thus, relationships between strengthening mechanisms and process parameters are established by integrating the generated equations into the related strengthening mechanisms. Consequently, the yield strength model of AlSi10Mg material is developed as a function of the process parameters of L-PBF method. It is found that the developed model estimates close results to the nano-indentation results., Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK); [5189901], This study is a part of the project (# 5189901) supported by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK) under the Frontier R ; D Laboratory Support Programme and performed in Turkish Aerospace Industries Inc. This work was funded by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK) (5189901)

Additive manufacturing (AM) technology is used in sectors such as automotive and aerospace, due to its advantages in producing complex and lightweight structures. However, it is necessary to reduce the total manufacturing costs for AM technology to become widespread. The topology optimization (TO) studies in the literature typically optimize only the design without taking into account the manufacturing phase or sequentially optimize the topology first and then the process parameters. On the other hand, simultaneous optimization of topology together with process parameters provides more efficient and less costly solutions. This paper describes a strategy for simultaneous optimization of topology along with process parameters of the laser-powder bed fusion (L-PBF) process. The topology, laser power, scanning speed, energy density, and yield strength are controlled by integrating the overall process-property-structure-performance relationship of the L-PBF process into the optimization. The proposed simultaneous optimization method aims to minimize the total cost function including material, manufacturing, and energy costs. Moreover, the constraint functions of the optimization include the volume fraction, the strength of the structure, and the energy density calculated according to the process parameters. The proposed method is successfully applied to three different design problems as cantilever beam, MBB beam, and L bracket, respectively. The results of different TO methods including conventional TO (compliance minimization), structural TO (similar to stress-constrained TO), and sequential process parameters and topology optimization are compared with the results of the proposed method. It is found that the proposed method provided the minimum cost results, and the obtained designs met the structural requirements., Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK) [5189901], This study is a part of the project (# 5189901) supported by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK) under the Frontier R ; amp;D Laboratory Support Program and performed in Turkish Aerospace Industries Inc. The funding provided by TUEBITAK under Grant No. 5189901 is gratefully acknowledged.

Zırhlar; hava, kara, deniz ve uzay araçlarını, yapıları ve insan vücudunu korumak amacıyla kullanılmaktadır. Zırhların temel amacı, tehdidin kinetik enerjisini soğurmak ve çarpışmanın etkisini geniş bir alana yayarak hasarın azaltılmasını sağlamaktır. Zırhların koruyuculuk seviyelerinin yüksek olmasının yanı sıra hafif olmaları da beklenmektedir. Seramik ve kompozit malzemeler yüksek sertliklerinin yanı sıra geleneksel zırh malzemelerine göre daha hafiftirler, bu sebeple yaygın olarak tercih edilirler. Bu tez kapsamında seramik vücut zırhları ve kompozit uçak zırhları numerik olarak LS-DYNA yazılımı kullanılarak incelenmiştir. Tez kapsamında geliştirilen sonlu elemanlar modellerinin literatür verileri ile doğrulandıktan sonra tasarım eniyilemesi yapılarak zırhların ağırlığının azaltılması hedeflenmiştir. Seramik malzemeler vücut zırhlarında tehdidi aşındırmak, parçalara ayırmak ve ilerleyişini durdurmak amacıyla ön katman olarak kullanılırlar. Seramik vücut zırhı olarak sıklıkla alümina seramiği kullanılmaktadır. Alümina seramiğinin balistik performansını yükseltmek amacıyla yüzey şekillendirmesi yapılabilir. Yüzey şekillendirmesi sayesinde, tehdidin doğrultusu değiştirilerek, tehdidin delme gücü azaltılabilir. Bu tez kapsamında alümina seramik plaka üzerinde farklı çaplara sahip yarım küre yüzey şekillendirmenin etkisi numerik olarak incelenmiştir. Yüzey şekillendirmenin etkisi birim kütle başına kinetik enerji soğurulma kapasitesi karşılaştırılarak yapılmıştır. Alümina plaka Johnson Holmquist malzeme modeli kullanılarak modellenmiştir. Çarpışma anında alümina plakada oluşan çatlak ve molozun modellenebilmesi için interpolasyonlu parçacık hidrodinamiği (İng. smooth particle hydrodynamics (SPH)) yöntemi kullanılmıştır. Kurulan sonlu elemanlar modelinin doğrulanabilmesi için öncelikle düz alümina seramik plaka literatürden elde edilen deneysel veriler ile doğrulanmıştır. Ardından doğrulanmış alümina plakanın yüzeyi şekillendirilerek, yeni tasarımın balistik performan, Armors are used to protect aircrafts, vehicles, space crafts, structures, and the human body. The main purpose of the armors is to absorb the kinetic energy of the threat by spreading the impact power to wide areas to reduce the damage. The armors are expected to be lightweight while providing a high level of protection. In addition to their high hardness, ceramic and composite materials are lighter than traditional armor materials. Within the scope of this thesis, ceramic body armors and composite aircraft armors are investigated numerically. The finite element models are developed using LS-DYNA software. Then, the developed models are validated with the literature data. Finally, the validated models are used for design optimization to reduce the weight of the armors without sacrificing from safety. In body armors, ceramic materials are used as a front layer to erode and tear up the threat. Alumina is the most widely used ceramic body armor material. To increase the ballistic protection of the alumina ceramic, there are many options, and one of these options is to create surface profiling on the armor plate. By surface profiling, the penetration power of the threat can be reduced by changing the fly direction. In this thesis, the effect of hemispherical surface profiling on alumina ceramic plates with different diameters is investigated numerically. The effect of surface profiling is investigated through the kinetic energy absorption capacity per unit mass. The alumina plate is modeled by the Johnson Holmquist material model and the Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) methods. With the SPH method, the cracks and debris formed by ballistic impact can be modeled without any erosion algorithm. To validate the established finite element model, the flat alumina ceramic plate is modeled and compared with the experimental data obtained from the literature. Then, the ballistic performance of the surface profiled ceramic plate is investigated numerically. With the hemispher

This study investigates the effects of bird strike on the wing leading edge of a trainer aircraft in accordance with the European Aviation Safety Agency’s CS-23 standards (“Normal, Utility, Aerobatic and Commuter Aeroplanes,” Certification Specifications, Part 23, Occupant Physical Environment), and it compares various options for the design of energy-absorbing support structures. In this study, the bird model with hemispherical-ended cylindrical geometry is simulated using the smoothed particle hydrodynamics finite element approach. After validating the impact of the bird model on a rigid plate, a bird strike on the wing leading edge is modeled; and the results are compared with the existing experimental and simulation data available in the literature. Finally, different design options for the support structure configurations of the wing leading edge (including traditional rib design, honeycomb sandwich, triangular reinforcement, and negative Poisson ratio structures) are evaluated, and the results are compared. It is found that a honeycomb sandwich panel support structure provides the best collision and weight performance. © 2023, AIAA International. All rights reserved., This study was supported by the Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) project no. 20AG027 under program no. 20AG001, the TUBITAK Bilim İnsanı Destek Program-ları Başkanlığı (BIDEB) 2209-B Undergraduate Research Project Support Program for Industry 2020/1, and the Turkish Aerospace Industry under the Lift-Up Program 2020/2021., 2020/2021; Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, TÜBİTAK: 20AG001, 20AG027

Körüklü mafsallar hidrolik hatlarda, inşaatlarda ve nükleer istasyonlar gibi çeşitli alanlarda akıştan ve dış kuvvetlerden kaynaklanan enerjiyi sönümlemek, hatlara esneklik sağlamak ve bu sayede akış hatlarında çatlama, bozulma gibi hasarların önüne geçmek amacıyla sıklıkla kullanılan parçalardır. Eksenel, yanal ve açısal hareketlere imkân sağlayan körüklü mafsallar eksenel tipli, gimbal tipli, menteşe tipli vb türde kullanılmaktadır. Sıvı yakıtlı roket motorlarında itki vektör kontrolüne yardımcı olan körüklü mafsallar füzenin yapacağı yönelme hareketleri sırasında hidrolik hatların hasar görmesine engel olurlar. Roket motorlarında hatlara bu esnekliği sağlarken sıvı motor lülesini hareket ettiren lineer eyleyicilere karşı ilave kuvvet oluştururlar. Oluşan bu ilave kuvvet daha büyük eyleyicilere ihtiyaç duyulmasına dolayısıyla daha fazla ağırlığa ve hacim zarfına sebep olmaktadır. Literatürde basınç altında çalışan körüklü mafsalların yorulma ve basınca karşı dayanım çalışmaları sıkça çalışılan konulardandır. Hareket sırasında oluşan eğilme momenti ve hareket kaynaklı dayanım çalışmaları ise nadir olarak çalışılan ve incelenmesi zor konulardandır. Bu çalışmada iç basınç altında çalışan körüklerin tasarımı lüle hareketine olanak sağlayacak olan eyleyicilere aktarılacak kuvveti yani körüklü mafsalın bu hareketten kaynaklanan eğilme momentini minimize edecek şekilde yapılmıştır. Yapılan eniyileme çalışması sonucunda, tez konusu körüklü mafsal için gerilme kısıtları ihlal edilmeksizin (yani körüklü mafsalın yapısal bütünlüğü tehlikeye atılmaksızın) eğilme momentinin %75 gibi önemli bir oranda düşürülebildiği görülmüştür. Eniyileme çalışmalarının ardından elde edilen tasarım parametreleriyle hesaplanan analitik sonuçlar sonlu elemanlar yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar yönteminde basınç ve hareket analizleri için ayrı yöntemler ve sınır koşulları kullanılmış modeller ayrı ayrı incelenmiştir., Bellows joints are parts that are frequently used in hydraulic lines, constructions and various areas such as nuclear stations to absorb the energy caused by flow and external forces, to provide flexibility to the lines, and thus to prevent damages such as cracking and deterioration in the flow lines. There are various types of bellows joints, which allow axial, lateral and angular movements, such as axial type, gimbal type, hinge type, etc. Bellows joints that assist thrust vector control in liquid propellant rocket engines prevent the hydraulic lines from being damaged during the orientation movements of the missile. While providing this flexibility to the lines in rocket engines, they create additional force against the linear actuators that move the liquid motor nozzle. This additional force causes the need for larger actuators and thus more weight and volume envelope. Fatigue and pressure resistance studies of bellows joints operating under pressure are frequently studied subjects in the literature. Bending moment and movement-induced strength studies are the subjects that are rarely studied and difficult to examine. In this study, the design of the bellows operating under internal pressure has been made to minimize the force to be transferred to the actuators, that is, the bending moment of the bellows joint resulting from this movement. As a result of the optimization study, it is found that the bending moment for the bellow joint could be reduced by a significant rate of 75% without violating the stress constraints (that is, without compromising the structural integrity of the bellow joint). The analytical results calculated with the design parameters obtained after the optimization studies were compared with the finite element methods. In the finite element method, different methods and models using boundary conditions for pressure and motion analysis are examined separately.

Asimtotik örnekleme (ing. asymptotic simulation, AS), yüksek güvenilirlikli yapıların küçük hasar olasılıklarını tahmin etmek için kullanılan simülasyon tabanlı verimli bir tekniktir. AS rassal değişkenlerin standart sapmalarına göre güvenilirlik indislerinin asimtotik davranışını kullanır. Bu yöntemde, rassal değişkenlerin standart sapmaları, bir dizi ölçeklendirilmiş güvenilirlik indisi elde etmek için bir ölçek parametresi kullanılarak kademeli olarak artırılır. Standart sapma ölçek parametreleri ve bunlara karşılık gelen ölçeklendirilmiş güvenilirlik indislerine destek noktaları denir. Daha sonra bu destek noktaları kullanılarak, ölçek parametresi ile ölçeklendirilmiş güvenilirlik indisleri arasında bir ilişki kurmak için regresyon gerçekleştirilir. Son olarak, oluşturulan regresyon modeli kullanılarak gerçek güvenilirlik indisini tahmin etmek için ekstrapolasyon yapılır. AS yönteminin doğruluğu ve performansı; kullanılan örnekleme yöntemi, ölçek parametrelerinin değerleri, destek noktalarının sayısı ve ekstrapolasyon modellerinin formülasyonu gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Bu çalışmanın amaçlarından biri, yüksek güvenilirlikli sistemler için AS yönteminin performansının kritik bir değerlendirmesini yapmak ve AS yönteminin performansını iyileştirmek için bazı öneriler sunmaktır. Örnekleme yöntemi olarak Sobol dizisi kullanımının Latin hiperküp örneklemesi (ing. Latin hypercube sampling) kullanımından daha etkin olduğu, başlangıç ölçek parametresinin en uygun değerinin 0,4 olduğu, 4 destek noktasının kullanılmasının doğruluk ve verimlilik açısından en iyi sonuçları verdiği ancak çok yüksek güvenilirlik değerleri için 5 destek noktası kullanılmasının daha uygun olduğu ve 6 modelli ortalama ekstrapolasyon formülünün 10 modelli ortalama ekstrapolasyon formülünden daha doğru sonuçlar verdiği bulunmuştur. Yöntemin performansını etkileyen diğer bir etken de regresyon türüdür. Önceki çalışmalarda, güvenilirlik indisleri ile destek noktaları arasındaki ilişki doğrusal, Asymptotic sampling (AS) is an efficient simulation-based technique for estimating the small failure probabilities of structures. AS utilizes the asymptotic behavior of the reliability index with respect to the standard deviations of random variables. In this method, the standard deviations of random variables are progressively inflated using a scale parameter to obtain a set of scaled reliability indices. The collection of the standard deviation scale parameters and corresponding scaled reliability indices are called support points. Then, least squares regression is performed using these support points to establish a relationship between the scale parameter and scaled reliability indices. Finally, extrapolation is performed to estimate the actual reliability index. The accuracy and performance of the AS method are affected by various factors including the sampling method used, the values of the scale parameters, the number of support points, and the formulation of extrapolation models. One of the purpose of this study is to make a critical evaluation of the performance of the asymptotic sampling method for highly safe structures, and to provide some guidelines to improve the performance of the AS method. It is found that generating the random variables by Sobol sequences and using the 6-model mean extrapolation formulation give slightly more accurate results rather than Latin hypercube sampling (LHS) and 10-model mean extrapolation formulation. Besides, the optimum initial scale parameter is approximately around 0.4, and the optimum number of support points is typically 4 for all problems. As the reliability level increases, the optimum initial scale parameter value decreases, and the optimum number of support points increases. Another factor affecting the performance of the method is the regression type. In the previous studies, the relationship between reliability indices and support points has been established using nonlinear regression. In this study, we explor

Aluminum foams are employed more and more in the automobile sector in order to increase the crashworthiness of energy absorbers. This study examines the energy absorption potential of multi-cellular tubes filled with Al foams. The mean crush forces of foam-filled tubes are calculated using a theoretical model that takes into account the effects of the tube, the foam, and their interaction. A numerical model including the damage constitutive equations is also built to examine the additional crashworthiness properties, such as specific energy absorption and crush force efficiency. The numerical and theoretical models are validated through experiments under quasi-static axial loading, where crashworthiness metrics and deformation images of the tubes are compared. It is observed that the inclusion of damage criteria in the numerical simulation can accurately simulate the deformation of the tubular specimens. It was discovered that foam-filled tubes efficiently absorbed more energy without considerably adding to their total weight compared to hollow, thin-walled tubes. Inserting aluminum foam inside the T4 multi-cell tube improved energy absorption (EA) and crush force efficiency (CFE) by 140 and 84%, respectively. Similarly, inserting aluminum foam inside the T8 multi-cell tube improved EA and CFE by 60 and 34%, respectively. It is also found that the mean force values of empty and foam-filled multi-cell tubes can be predicted using an empirical formula with an error less than 5 and 15%, respectively. Due to their high stiffness-to-weight ratio and energy absorption capacity, foam-filled multi-cell tubes can be utilized as energy absorbers to reduce damage and additional harm to the passengers in the event of an accident., TUBITAK (the Scientific and Technological Research Council of Turkiye) under the ARDEB-1002 Program [115M025], The experimental results obtained in this paper is from the research project which was supported by TUBITAK (the Scientific and Technological Research Council of Turkiye) under the ARDEB-1002 Program (Project Number 115M025).

Biyo ilhamlı yapılar sahip oldukları yüksek mukavemet ve hafiflikten dolayı otomotiv, savunma, uzay ve havacılık ve biyomedikal gibi birçok endüstriyel sektörde kullanılmaktadır. Son yıllarda üç boyutlu baskı ile üretim ve simülasyon teknolojilerinin gelişmesiyle birlikte biyo ilhamlı yapılar enerji sönümleyici profiller olarak kullanılmaya başlanmıştır. Hurma ağacının (Lat. Phoenix dactylifera) gövdesinin kesitinden esinlenilerek elde edilen spiral parça, içi boş aluminyum tüpün içerisine eklenerek biyo ilhamlı hibrit bir enerji sönümleyici profil elde edilmiştir. Bu biyo ilhamlı hibrit enerji sönümleyici profilin enerji sönümleme performansı deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. ANSYS LS-DYNA kullanılarak oluşturulan benzetim modelleri, eksenel ezilme testleriyle doğrulanmıştır. Üç farklı tasarım değişkenine (spiral devri, et kalınlığı ve hücre sayısı) sahip biyo ilhamlı hibrit enerji sönümleyici profilin enerji sönümleme performansını arttırmak için Yanıt Yüzey Metodu ve Kriging vekil modelleri oluşturularak tasarım eniyilemesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Başlangıç tasarımındaki biyo ilhamlı hibrit enerji sönümleyici profilin, içi boş aluminyum profile göre özgül enerji sönümleme kapasitesinin (SEA) ve ezilme kuvveti verimliliğinin (CFE) sırasıyla %17,2 ve %4,6 daha yüksek çıktığı saptanmıştır. Eniyileştirilmiş biyo ilhamlı hibrit enerji sönümleyici profilin, başlangıç tasarımına göre SEA ve tepe kuvvetinin sırasıyla %32,9 ve %47,6 oranında düştüğü fakat CFE'nin %37 oranında arttığı saptanmıştır. Ek olarak, eniyileştirilmiş biyo ilhamlı hibrit enerji sönümleyici profilin SEA'sı, içi boş aluminyum tüpe göre %21,3 oranında düşüş yaşarken, CFE'nin ise %43,3 oranında artış yaşadığı saptanmıştır., Bio-inspired structures are used in many industrial sectors such as automotive, defense, aerospace and biomedical due to their high strength and lightweight. In recent years, bio-inspired structures have been used as an energy-absorbing profile with the developement of three-dimensional printing and simulation technologies. The spiral piece inspired by the trunk cross-section of the date palm tree (Lat. Phoenix dactylifera) was added to the hollow aluminum tube to create a bio-inspired hybrid energy-absorbing profile. The energy absorption performance of this bio-inspired hybrid energy-absorbing profile was investigated experimentally and numerically. Simulation models created by using ANSYS LS-DYNA were validated by axial crushing tests. Design optimization studies were carried out by using Response Surface Method and Kriging surrogate models in order to increase the energy absorption performance of the bio-inspired hybrid energy-absorbing profile with three different design variables (spiral revolution, wall thickness and cell number). It was obtained that the specific energy absorption capacity (SEA) and crash force efficiency (CFE) of the bio-inspired hybrid energy-absorbing profile in the initial design were %17,2 and %4,6 higher, respectively, compared to the hollow aluminum profile. It was obtained that the SEA capacity and peak force of the optimized bio-inspired hybrid energy-absorbing profile decreased by %32,9 and %47,6, respectively, but the CFE increased by %37 compared to the initial design. In addition, the SEA capacity of the optimized bio-inspired hybrid energy-absorbing profile decreased by %21,3 compared to the hollow aluminum tube, while CFE increased by %43,3.

In industries like automotive and aerospace, the demand for structures with a high strength-weight ratio is increasing. Additive manufacturing (AM) studies and applications of AlSi10Mg material have increased due to the improvement of mechanical properties when the production is performed at high cooling rates in the laser-powder bed fusion (L-PBF) method. The study aims to investigate the effect of the AM process parameters on the microstructure features, and determine the mathematical relationship between yield strength and process parameters to obtain better mechanical properties. In this study, AlSi10Mg specimens are manufactured using L-PBF method with different process parameters. Microstructure images of the manufactured specimens are obtained by scanning electron microscopy. Melt pool width, eutectic cell size and diameter of Si precipitates are measured using the microstructure images. Parametric equations are generated between the process parameters and microstructural features including eutectic cell size and Si precipitate diameter. Thus, relationships between strengthening mechanisms and process parameters are established by integrating the generated equations into the related strengthening mechanisms. Consequently, the yield strength model of AlSi10Mg material is developed as a function of the process parameters of L-PBF method. It is found that the developed model estimates close results to the nano-indentation results., Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK); [5189901], This study is a part of the project (# 5189901) supported by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK) under the Frontier R ; D Laboratory Support Programme and performed in Turkish Aerospace Industries Inc. This work was funded by The Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUEBITAK) (5189901)

Aluminum foams are employed more and more in the automobile sector in order to increase the crashworthiness of energy absorbers. This study examines the energy absorption potential of multi-cellular tubes filled with Al foams. The mean crush forces of foam-filled tubes are calculated using a theoretical model that takes into account the effects of the tube, the foam, and their interaction. A numerical model including the damage constitutive equations is also built to examine the additional crashworthiness properties, such as specific energy absorption and crush force efficiency. The numerical and theoretical models are validated through experiments under quasi-static axial loading, where crashworthiness metrics and deformation images of the tubes are compared. It is observed that the inclusion of damage criteria in the numerical simulation can accurately simulate the deformation of the tubular specimens. It was discovered that foam-filled tubes efficiently absorbed more energy without considerably adding to their total weight compared to hollow, thin-walled tubes. Inserting aluminum foam inside the T4 multi-cell tube improved energy absorption (EA) and crush force efficiency (CFE) by 140 and 84%, respectively. Similarly, inserting aluminum foam inside the T8 multi-cell tube improved EA and CFE by 60 and 34%, respectively. It is also found that the mean force values of empty and foam-filled multi-cell tubes can be predicted using an empirical formula with an error less than 5 and 15%, respectively. Due to their high stiffness-to-weight ratio and energy absorption capacity, foam-filled multi-cell tubes can be utilized as energy absorbers to reduce damage and additional harm to the passengers in the event of an accident., TUBITAK (the Scientific and Technological Research Council of Turkiye) under the ARDEB-1002 Program [115M025], The experimental results obtained in this paper is from the research project which was supported by TUBITAK (the Scientific and Technological Research Council of Turkiye) under the ARDEB-1002 Program (Project Number 115M025).

Asymptotic sampling (AS) is an efficient simulation-based technique for estimating the small failure probabilities of structures. AS utilizes the asymptotic behavior of the reliability index with respect to the standard deviations of random variables. In this method, the standard deviations of random variables are progressively inflated using a scale parameter to obtain a set of scaled reliability indices. The collection of the standard deviation scale parameters and corresponding scaled reliability indices are called support points. Then, least squares regression is performed using these support points to establish a relationship between the scale parameter and scaled reliability indices. Finally, extrapolation is performed to estimate the actual reliability index. Various extrapolation models have been used in AS to improve accuracy. Moreover, a mean extrapolation formulation using the average value of different extrapolation models was proposed to further improve its accuracy. Although the mean extrapolation formulation protects against using the wrong extrapolation model, it did not guarantee a reliability estimation better than that of the best available extrapolation model. In this paper, we propose a weighted average AS formulation in which the weight factors are optimized to minimize the variance of the reliability index estimation through the bootstrapping method. In the weight factor determination, both convex and affine formulations are considered and the results are compared. The performance of the proposed method is evaluated using six benchmark example problems and a complicated engineering problem. It is found that the proposed weighted average formulation has higher accuracy than the mean extrapolation formulation. For weight factor optimization, the affine formulation yields more accurate results than the convex formulation in most cases.