Search

This paper aims to investigate the performances of a semi-active tuned mass damper (STMD) used to reduce the vibrations of buildings under different seismic excitation by the real-time hybrid simulation (RTHS) method. In the STMD, the MR damper is used as a control element with a variable damping feature. The RTHS method is an alternative to experimentally studying the STMD system. MR damper is critically significant for the system and is experimentally installed. At the same time, the other parts are designed in numerical simulation and tested simultaneously. MR damper is a control element whose damping value can change according to the amount of voltage transmitted. Therefore, the groundhook control method determines the MR damper voltage variations. The results show that the control method applied to MR damper-controlled STMD effectively suppresses structural vibrations.

This paper deals with the design of a Linear Matrix Inequalities (LMI) based state feedback H∞ controller for a semi active vibration mitigation problem of fighter jet seats. Ten degrees of freedom detailed full aircraft mathematical model having semi active seats are controlled and analyzed seat vibrations caused by runway excitations during taxiing. For this purpose a Magneto-Rheological (MR) damper is used instead of a passive damper as semi active seats. The MR damper has non-linear characteristics and its damping force varies by voltage which is applied to electromagnetic coil. The performance of seats with the MR damper is controled via LMI based state feedback H∞ controller. The control method is compared with the passive case (MR 0 V). &nbsp, Bu çalışmada savaş uçağı koltuklarının yarı aktif titreşim azaltma problemi için Doğrusal Matris Eşitsizlikleri (DME) tabanlı durum geri beslemeli H∞ kontrolcü tasarlanması gerçekleştirilmiştir. Uçağın pistteki taksi hareketi esnasında yoldan gelen uyarıların sebep olduğu, on serbestlik dereceli yarı aktif koltuklara sahip tam uçağın matematiksel modelinin koltuk titreşimlerinin kontrolü ve analizi yapılmıştır. Bu amaçla, yarı aktif koltuklar olarak pasif sönümleyici yerine Manyeto-Reolojik (MR) sönümleyici kullanılmıştır. MR sönümleyici doğrusal olmayan karaktere sahiptir ve sönümleme kuvveti elektromanyetik sargılara uygulanan gerilim ile değişir. MR sönümleyicili koltukların performansı DME tabanlı durum geri beslemeli H∞ kontrolcü ile sağlanmıştır. Kontrol yöntemi sistemin pasif hali (MR 0 V) ile karşılaştırılmıştır.

This paper associated with a fighter jet landing gears that has semi active suspension system. Aircraft landing gears are most important part of the aircraft during taxi position which must be able to reduce vibrations from runway roughness. For this purpose, Magnetorheological (MR) damper is used instead of passive damper as semi active landing gear and its damping force varies by voltage controller which is applied to electromagnetic coil. In order to determine the applied voltage, fuzyy logic controller and PID controller are designed. The performance of MR damper is shown with extensive numbers of numerical simulations. The two control methods are compared with each other. It is shown that the controllers can be applicable to the system and is shown that why the semi active systems can be more preferable.

Buçalışmada, pasif süspansiyon sistemine sahip bir uçak iniş takımınıntitreşimleri MR damperli yarı-aktif süspansiyon sistemi yardımıyla azaltılmayaçalışılmaktadır. Yarı-aktif bir eleman olan MR damper nonlineer karaktere sahipolup, oluşturduğu sönüm kuvveti, MR dampere uygulanan gerilim iledeğiştirilebilmektedir. Bu amaçla, MR damperlere gönderilen gerilimin 2volttaki durumuna göre tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan MR damperler yardımıylagerilim belirlenerek sönüm kuvveti değiştirilmekte ve titreşimlerazaltılabilmektedir. Benzetim çalışmaları sonucunda, tasarlanan MR damperlereuygulanan gerilimlerin titreşimlerin azaltılmasında etkin rol oynadığınıgöstermiştir., In thiswork, an aircraft landing gear vibrations having passive suspension system, hasbeen tried to reduce by a MR damper semi-active suspension system. MR damperbeing a semi-active component, has a nonlinear character and its damping forcecan be changed with the voltage applied to MR damper. For this purpose, thedesign of voltage sent to MR damper was done depending on the status of volt 2.The damping force is changed with the voltagedetermined and vibrations can be reduced with the help of MR dampers.The result of simulation works showed that the voltage applied to the MR damperhas an active role in reducing vibration.

A fuzzy-logic-based controller and a PD controller are designed for an active control device considering a multi-degree-of-freedom analytical structure against earthquakes. The advantage of the fuzzy logic approach is its robustness and ability to handle the non-linear behavior of the system. The simulated system has five degrees of freedom. An analytical structural system was simulated against the ground motion of the destructive Marmara earthquake (Mw = 7.4), which resulted in more than 20,000 deaths in Turkey on 17 August, 1999. In this study, a linear motor is used as the active isolator. At the end of the study, the time history of the storey displacements, control voltages and frequency response of both the uncontrolled and controlled analytical structures are presented and the results are discussed.

ÖZET DIŞLI SİSTEMLERİNDE DINAMDK ANALIZ Bu çalışmada, burulma titreşimlerine dayanan bir dişli dinamik modeli ele alınmış ve bu model yardımıyla, dişli çarklara ait tam olarak hesaplanamayan diş yay ve sönüm sabitleri gîbi parametrelerin yaklaşık tahmin hesabı yapılmıştır. Parametre tahmin hesabında En Küçük Kareler Metodu kullanılmıştır. Bu metod yardımıyla bir veya daha fazla parametrenin aynı anda tahmin edilmesi mümkün olmuştur. Tahmin hesabı için bir program yazılmış ve kullanılan datalar ( x, x, x ), +/-% 50 ye varan oranlarda saptırılmıştır. Buna rağmen elde edilen parametreler, asıl değerlerinden % 8.45 ile % 11.4 arasında değişen bir oranda sapma göstermiştir. Programda az bir değişiklik yapılarak, değişik parametrelerin aynı anda hesap edilmesi mümkündür. Buna bağlı olarak, parametre tahmin yöntemiyle dinamik sistemlerin parametrelerinin belirlenmesi ve analizinin daha kolay olacağı şüphesizdir. Dinamik sistemlerde (özellikle dişli kutulannda), titreşime neden olan hatalı elemanları, hatalı dişli ve dişini tesbit etmek için bir deney seti kurulmuştur. Deney setinden elde edilen titreşim değerleri filitre edilerek, elemanların titreşime katkıları tartışılmıştır. Filitre işlemi için yazılan program gerçek titreşim değerleriyle kullanılmadan önce bir simülasyon uygulaması yapılmıştır. Burada, vites kutusu yerine simülasyon olarak sinyal jeneratöründen elde edilen dalgaların, titreşim dalgalarım temsil ettiği kabul edilmiştir. Bu dalgaların toplamı da, bir vites kutusunun üreteceği toplam titreşim olarak düşünülmüştür. Vites kutusunu oluşturan elemanlar ve bunların üreteceği dalgaların frekansları tarafımızdan hesaplanabildiği için, bu değerlere benzer değerler kullanılarak simülasyon ve dijital filitre işlemi gerçeMeştirilmiştir. Filitre sonucu, sinyal jeneratöründen elde edilen dalgalatın çok benzerlerine geri dönülmüştür. Bu uygulama, direkt dişli kutusundan titreşim ölçümü alınarak yapılacak olan filitre işlemi için de güvenilir sonuçların elde edileceğini göstermektedir. Pratikte dişli üzerinden direkt ölçüm almanın zorluğu dolayısıyla, ani diş zorlamaları yapılarak dişli burulma titreşimleri, dişli radyal titreşimleri ve yatak üzerindeki kısımdan kutu gövdesi dikey titreşimleri kaydedilmiştir. Kaydedilen değerler spektrum olarak gösterilmiş ve dişü burulma titreşimleri - kutu titreşimleri, dişli radyal titreşimleri - kutu titreşimleri arasındaki titreşim transfer katsayısı belirlenmiştir. Bu katsayı, daha sonra kutu gövde titreşimlerinden dişli burulma titreşimlerine geçişte kullanılmıştır. XVBilgisayar destekli deney setinden titreşim ölçümleri (x,x,x) yapıldıktan sonra frekans analizi yapılarak, dişli kutusu üzerinden ölçülen titreşimlerin hangi elemanlardan kaynaklandığı tartışılmıştır. Kasdi olarak yapılan bir diş yüzey hatasına sahip gurup dişlisi bulunan 4 vitesli dişli kutusu üzerinden tekrar dikey (z) titreşim ivmeleri ölçülmüştür. Hata yüzünden kendini tekrar eden titreşim pikleri, data sayısı ve dönme açısı ile birlikte kaydedilmiştir. Bir sonraki hatalı diş temas buluşması, verilen bilgiler ışığında hesaplanıp sonuçta, vites kutusu kapağı açılarak kontrol edilmiştir. Beklendiği üzere ayarlanan açıda, hatalı dişin temasta olduğu görülmüştür. xvı SUMMARY DYNAMIC ANALYSIS OF GEAR SYSTEMS A dynamic model of a couple of gear teeth based on torsional vibrations is developed and estimation of parameters such as spring stiffness and damping constants of gear teeth are carried out. The method used for the estimation is the Least Squares, and it allows to do estimation of one parameter or more simultaneously. For the estimation, a program is written and the variables (displacement, velocity and accelerations) used are diverted from the original values up to -/+ 50 %. Parameters estimated using the diverted variables differed only from 8.45 to 1 1.4 % from the original values. By doing minor changes in the program it is possible to estimate different parameters. By using the above method it is obviously possible to identify dynamic systems. In order to evaluate defective parts, gears and gear teeth of a gearbox, an experimental rig is set up by the author. The rig enables measurement of vibrational accelerations. The program written is used to do frequency analysis via non-recursive digital filtering. This lead to the detection of the vibrational contributions of the parts of the system. Before the program is used for the real data, a simulation is performed. In the simulation data is obtained from a signal generator. A signal representing the vibration of a part is detected from the experimental set. Ten different signals are recorded and then added to represent the total vibrational signal from the gearbox. This total signal is then filtered and original signals from the generator are obtained back. By noting that it is impractical to do measurement of vibrations of gear teeth while running, one of the gear is exited at stationary. Vibrations of the teeth, radial gearbox bearing and the gear are recorded. Based on these recordings, transfer constants between the box and the tooth and the bearing are calculated. Evaluated constants are then used in displaying the vibrations of gear teeth. Apart from the detection of vibrational contributions from the parts of the gearbox, defective tooth is also attempted to evaluate. For this, rotational shaft positions are recorded together with the vibrational accelerations. A purpose defected gear is mounted in the gearbox and after the experiment the defective gear is detected. To do this, peak values of the vibrations are monitored together with the shaft positions. Next peak rotational position is calculated and the tooth is determineted by opening the cover of the gearbox. xvu 213

İnsan ve kargo taşımacılığının önemi günümüzde sürekli artan bir ivme göstermektedir. Yaşadağımız çağ gereği, insan ve kargo taşımacılığının en hızlı yapıldığı sektör, havacılık sektörüdür. Talep edilen bu kapasitenin karşılanabilmesi için, uçuş güvenliği ve zaman yönetimi daha da önem kazanmıştır. Bu talebi karşılayan ve görevi yerine getiren makineler, ihtiyaca yönelik sipariş edilir, imalat hattına girmeden önce, detayları ve motor seçimleri yapılır. Deniz seviyesinden ortalama 11.000 m yükseklikte, 900 km/sa hızla uçan bu motorlar, uçak motoru olarak tanımlanmaktadır. Bu tez çalışmasının odak noktasında, uçaklara itki kuvvetini sağlayan bu uçak motorları olacaktır.Uçak motorlarının; üretim kaynaklı yapısal hatalar, kuş ve yıldırım çarpması, yoğun sis, yağmur, kar, vb. yabancı maddelerin motora girmesi sebebi ile çalışan ve dönen aksamların çalışır durumdaki dengelenmesi bozulabilmektedir. Bu durumun, kalıcı titreşimlere sebebiyet verdiği tespit edilmiştir. Tüm bu unsurlar dışında, yetkili bakım kuruluşuna rutin veya rutin olmayan sebeplerden dolayı, bakıma gelen uçak ve uçak motorlarının, bakım kaynaklı hatalar sebebi ile de titreşim değerlerinin limit dışına çıktığı tespit edilmiştir. Limit dışına çıkan her bir durum, konforu, insan sağlığını ve uçuş güvenliğini olumsuz yönde etkilemektedir.Bakım esnasında ve bakım sonrası hataları sıfıra indirgemek amacı ile, personelin söküm öncesi ve sonrası izlemesi gereken sıralı iş adımlarının önemi tespit edilmiştir. Uçak motoru parçalarının karmaşık yapısı, söküm ve montaj sonrası iş adımlarının daha da dikkatli yapılması gerekliliğini zorunlu kılmıştır. Titreşim seviyesini istenilen değerlere azaltabilmek için; pasif, yarı aktif ve aktif kontrol sistemleri kullanılmaktadır. Titreşim yutucuların en etkilisi aktif sistemlerdir. Daha sonra, yarı aktif ve pasif sistemler gelmektedir. Titreşim yutucu olarak hangi sistemin seçileceği, uygulanması hedeflenen alanın fiziki şartlarına da bağlı olabilmektedir. Özellikle, uçak sektöründe hafif ve basit çözüm yöntemleri tercih edilmektedir.Bu çalışmamızda yüksek basınçlı, turbo fan tip uçak motorlarının, fan kanat kaynaklı titreşimleri araştırılmıştır. Titreşim azaltıcı yöntem olarak, pasif yutucuların kullanılması hedeflenmiştir. Ayarlanmış kütleye sahip bu yutucuların, merkezkaç kuvveti sebebi meydana gelen dengesizilikleri ve titreşimleri, karşı denge kuvveti meydana getirerek azaltması hedeflenmektedir. Today, the importance of human and cargo transportation shows an increasing momentum. Due to the era we live in, the fastest transportation of people and cargo is the aviation sector. In order to meet this demand, flight security and time management became even more important. Machines meeting this demand and performing the task are ordered according to the needs, details and engine selections are made before entering the production line. At an altitude of 11,000 m above sea level, these engines flying at a speed of 900 km/h are defined as aircraft engines. The focus of our study will be on these aircraft engines that provide thrust forces to aircraft.The structural errors of aircraft engines, bird and lightning strikes, dense fog, rain, snow, foreign matter entering the engine due to the balance of the working and rotating parts can be deteriorated. This situation has been found to cause permanent vibrations. In addition to all these factors, it has been determined that the aircraft and aircraft engines that have been taken care of due to routine or non-routine maintenance to the authorized maintenance establishment have been excluded from the limit due to maintenance errors. Every situation that goes beyond the limit affects comfort, human health and flight safety negatively.The importance of the sequential work steps that the personnel should follow before and after dismantling is determined in order to reduce the errors during and after maintenance. The complex structure of the aircraft engine components necessitated the need to carry out work steps more carefully after dismantling and assembly.To reduce the vibration level to the desired values; passive, semi-active and active control systems are used. Vibration absorbers are the most effective active systems. Then, semi-active and passive systems come. Which system to be selected as a vibration absorber, depending on the physical conditions of the intended area to be applied. In particular, light and simple solution methods are preferred in the aircraft industry.In this study, the fan sash vibration of high pressure, turbo fan type aircraft engines has been investigated. It is aimed to use passive dampers as a vibration reduction method. These absorbers with adjusted mass are aimed to determine the imbalances and angular position caused by the centrifugal force, to create a balance force against the imbalance and decrease the vibration. 90

Gaz türbinli motorlar 1940'lı yıllardan itibaren bu yana savunma sanayii, havacılık ve güç sistemlerinde enerji ihtiyacı için kullanılan ve kritik yapıya sahip olan yüksek teknoloji ürünleridir. Gaz türbinlerinin önemli parçası olan disk-kanatçık sistemleri, her kanatçık aynı olacak şekilde tasarlanmıştır. Kanatçıklarda meydana gelen birbiri arasındaki küçük farklılıklar düzen kaybı oluşturabilmektedir. Düzensizlik olarak adlandırılan bu durum; üretim toleransı hataları, malzeme özelliklerindeki değişim, korozyon, yıpranma, yabancı parça hasarı (FOD) ve aşınma gibi fiziksel etkiler düzensizlik olarak tanımlanmıştır. Düzensizliğin yüksek devirlerde dönen bu parçalarda dinamik etkiler vasıtasıyla enerjinin birkaç kanatçığa yoğunlaşması olarak adlandırılan bu durum ve kanatçıklardaki düzensizlik oluşturan küçük farklılıkların yüksek devirlerde yüksek çevrimli dayanım (HCF) ömrünü azaltarak hasar oluşmasına ve prosesin durmasına neden olan kritik bir durumdur. Yüksek çevrimli dayanım ömrünü korumak için tasarıma kararlı yaklaşımla güvenlik katsayıları uygulanarak iyileştirmeler yapılabilmekte bu da sistemlerin ağırlaşmasına ve rekabetçi piyasada birim maliyetin artmasına neden olmaktadır. Havacılıkta kullanılan gaz türbin motorlarında tahmin edilemeyen bir olguya neden olan kanatçıklarda oluşan düzensizlik sorunu olarak bilinen ve düzensiz disk kanatçık sistemlerinin istatistiksel olarak azaltılmış temel yaklaşım araştırması sunulmaktadır.Disk kanatçık sistemlerinde düzensizlik ile oluşan döngüsel simetri kaybı, dinamik davranışta çarpıcı değişikliklere neden olabilir. Serbest titreşim için, mod şekilleri büyük ölçüde değişebilir ve mod lokalizasyonu olgusu olabilir. Zorlanmış titreşim cevabı için, bir kanatçığın genliğinin, kesin periyodik yapıya dayanan değerden minimum üç kat daha yüksek olduğu literatürde mevcuttur. Gaz türbinlerinin bu elemanlarının çalışma esnasında devre dışı kalması uçaklarda uçuş güvenliğinin riske girmesine, yüksek maliyetli arızalara ve hatta can güvenliği tehlikelerine sebep olabilir.Düzensiz durum istatistiksel analizlerinde tam düzensizlik ve kısmi düzensizlik yaklaşımlarının uygulanabilirliği, akademik parametrik bükümlü kanatçıktan oluşan rotor modeli üzerinden 10, 12, 16, 20 ve 22 kanatçıklı yapı üzerinden sönüm oranı %1 ile %5 arasındaki durumları incelenmiştir. İstatiksel analiz çerçevesinde düzensizlikler olasılıksal olarak standart sapma belirlenerek normal dağılım olarak tanımlanmış, her standart sapma için tasarım uzayı (DOE) kurulmuştur. Tasarım uzayı hesaplamaları ANSYS APDL'de yapılmıştır. Komponent mod sentezi (CMS) yönteminin kanatçıklar için uyarlanabilir hali olan Component Mode Mistuning (CMM) ve Craig-Bampton indirgeme yöntemi ile düzensizlikler tanımlanmıştır. Parametrik kanatçıklı ve sönüm oranlı modele modal analiz ve mod süperpozisyon ile tekrarlı harmonik analiz yapılmıştır. Tekrarlı analizlerin toplamı 40.000 adettir. Bu analizlerden cevap yüzeyi metodu ile birikimli olasılık dağılımı (CDF) ile %99 güvenilirlik seviyeleri ANSYS Design Explorer'da hesaplanmıştır. Elde edilen değerler ile kanatçık sayısı, düzensizlik genlik faktörü ve sönüm oranı arasındaki ilişki gösterilmiştir. Hesaplanan sonuçlar ile kanatçık sayısına bağlı olan teorik üst limit olan Whitehead yöntemi ile kıyaslanmıştır.Tasarımda yer alan disk kanatçık sistemine ait kanatçık sayısı artmasına bağlı olarak genlik faktörleri büyümesi ve dolayısı ile yüksek çevrimli yorulma hasar riskinin artması, sönüm oranının artmasına bağlı olarak genlik faktörünün azalma gözlemlenmiştir.Bu çalışmada disk kanatçık sistemlerinin titreşimleri, hasarlanmaları, sistem düzensizlik mekanizmaları, düzensizliklerin oluşması, cevap yüzey metodolojisi, düzensizlik hesaplama teorileri, modelleme ile düzenli durum analizleri ve düzensiz durum istatistiksel analizleri sonuçları, ANSYS APDL, ANSYS Design Explorer ve Minitab hesaplama araçları kullanılarak kanatçık sayısına ve sönüm oranına göre davranışı incelenmiştir. Gas turbine engines have been used for the defense industry, aviation and power systems since the 1940s. Bladed disk systems are an important part of gas turbines, which designed to be the same as each blade. Small differences can cause loss of order. This is called mistuning; physical tolerances such as manufacturing tolerance errors, changes in material properties, corrosion, wear, foreign object damage (FOD) and tear are defined as irregularities. This situation, which is called as the concentration of energy on several blades through dynamic effects in these rotating parts at high revolutions, is a critical situation which causes the loss of the high cycle fatigue (HCF) life at high speeds and damage to the process and stop the process. In order to maintain a high cycle fatigue life cycle, improvements can be made to the design by applying a stable approach to safety factors, resulting in an aggravation of systems and an increase in unit costs in the competitive market.Aviation gas turbine engines, a statistically reduced basic approach survey of mistuned bladed disk systems, known as the problem of irregularities in the blades causing an unpredictable phenomenon, is presented.Loss of cyclic symmetry due to mistuning in bladed disk systems can cause dramatic changes in dynamic behavior. For free vibration, mode shapes can vary greatly and may be a phenomenon of mod localization. For the forced vibration response, it is found in the literature that the amplitude of a blade is at least three times higher than the value based on the precise periodic structure. The failure of these elements of the gas turbines during operation may cause the risks of flight safety at airplanes, costly failures and even the danger of life safety.In the mistuning case statistical analysis, the applicability of the total mistuning and partial mistuning analysis approaches, the damping ratio of the 10, 12, 16, 20 and 22 bladed structure on the rotor model consisting of the academic parametric twisted bladed disk was investigated between 1% and 5%. Within the framework of statistical analysis, the mistunings were defined as the standard deviation with the normal distribution. The design of experiment (DOE) was established for each standard deviation. Design of experiment analysis were calculated on ANSYS APDL which mistuning applied with Craig-Bampton reduction method and Component Mode Mistuning (CMM). CMM method which is special of component mode synthesis (CMS), is applicable for blades. Restart modal analysis and harmonic analysis with mod superposition were analyzed with parametric blade number and damping ratio model. The total of number of restart analyzes is 40,000. From these analyzes, 99% reliability levels with cumulative distribution function (CDF) were calculated with ANSYS Design Explorer. The obtained values and the relation between the number of blades, mistuned amplitude factor and damping ratio were shown. The calculated results were compared with the Whitehead method which is the theoretical upper limit depending on the number of blades.Due to the increase in the number of blades in the rotor system in the design, the amplitude factors were increased and the risk of high cycle fatigue damage increased. The amplitude factor decreased due to the increase in the damping rate.In this study, bladed disk system; vibrations, damages, system mistuning mechanisms, mistuning occurring, response surface methodology, mistuning calculation theories, tuned case analysis with modeling and results of mistuned case statistical analysis, using ANSYS APDL, ANSYS Design Explorer and Minitab calculation tools, the behavior according to the number of blades and the damping ratio is examined. 171

Otomotiv sektöründe yakıt tüketimini düşürmeye yönelik ağırlık azaltma çalışmaları son yıllarda daha da önem kazanmıştır. Artan rekabet ortamında ülkemizde mevcut üretim tekniklerine ek olarak ağırlık azaltmaya yönelik yeni üretim teknolojileri de kullanılmaya başlanmıştır. Geçmişte tek parça ve sabit kalınlıkta üretilen araç gövde parçaları günümüzde farklı kalınlıklarda birleştirilerek veya farklı kalınlıklarda tek parça olarak üretilebilmektedir. Böylece, parçalar bölgesel anlamda farklı mekanik özelliklerde üretilerek mukavemet kaybı yaşanmadan araç toplam ağırlığı azaltılabilmektedir. Bu çalışmada, binek araçlarda kullanılan ön şasi parçasının üretimine yönelik bir sistem geliştirilmiştir. Darbe sönümleme özelliği bulunan ve mevcut durumda, özel bir lazer kaynak yöntemiyle (Tailor Welded Blanks – TWB) farklı kalınlıktaki DP600 sacların birleştirilmesiyle üretilen bir parçanın özel bir haddeleme yöntemiyle (Tailor Rolled Blanks – TRB) tek parça üretimi üzerinde çalışılmıştır. TRB yöntemi, haddeleme prosesiyle uygulanan bir yöntemdir. Parçaya özel tasarlanan bu proses ile, tek parça halindeki sac malzeme haddeleme yoluyla bölgesel olarak inceltilerek farklı kalınlıklı ve mekanik özellikte bir yapı elde edilmesi amaçlanmıştır. Sistem tasarımında, haddeleme işleminin literatür araştırması yapılarak prosesin genel ilkeleri uygulanmıştır. Gerekli hadde kuvveti simülasyon çalışmaları ile tespit edilmiştir. Simülasyon sonucu çıkan ürünün üretilebilirlik fizibilitesi yapılmıştır. Üretimin doğrulanmasıyla sistem tasarımı tamamlanmış ve hadde kuvvetinin merdanelere etkisi sonlu elemanlar analizi kullanılarak incelenmiştir. Sanal ortamda doğrulanan bu sistemin imalatı yapılmış ve ürün fiziksel olarak elde edilmiştir. Elde edilen ürün üzerinden alınan numunelere çekme, boyutsal ölçüm ve kaynak testleri yapılarak simülasyon çalışmaları doğrulanmıştır. Ülkemizde kullanımına rastlanmayan TRB yönteminin uygulanması ile TWB yönteminin maliyetleri ve kaynaklı yapının dezavantajları ortadan kaldırılabilecektir. Weight reduction efforts to reduce fuel consumption in the automotive sector have gained more importance in recent years. As a result of increasing competition in the automotive sector, new production technologies have been used to reduce weight in addition to existing production techniques in our country. In the past, vehicle body parts produced in one piece and same thickness can now be combined in different thicknesses and produced in one piece. Thus, the parts can be produced with local different mechanical properties and the total weight of the vehicle can be reduced without loss of strength. In this study, a system has been developed for the production of the front chassis part used in passenger cars. In the current situation, a damping piece produced by combining the different thickness of DP600 sheets with tailor welded blanks (TWB) method has been tried to produced single piece by tailor rolled blanks (TRB) method. TRB method is a method applied by rolling process. With this process designed specifically for the part, it is aimed to obtain a structure with different thickness and mechanical properties by thinning one piece of sheet material by local rolling. In the system design, the general principles of the process have been applied by making literature review of the rolling process. The required rolling force was calculated theoretically and confirmed by simulation studies. The feasibility of the resulting product was made. The system design was completed with the verification of the production and the effect of the rolling force on the rollers was examined by using finite element analysis. This system, which was confirmed in a virtual environment, was manufactured and the product was obtained physically. Tensile, dimensional measurement and welding tests were performed on the samples obtained and the simulation studies were verified. With the implementation of the TRB method, which is not used in our country, the costs of the TWB method and the disadvantages of the welded structure can be eliminated. 67

Bu çalışmada, çamaşır makinesi tahrik grubunun esnek cisim modelinin kurulması ve deneysel olarak doğrulanması hedeflenmiştir. Bu amaçla, çamaşır makinesi tambur ve kazan grupları, simülasyon ortamında tekniğe uygun bir şekilde modellenmiştir. Her bir grubun ilk 25 modu dikkate alınarak, esnek cisim modelleri elde edilmiştir. Bu gruplar arasında ilişkiler tanımlanıp, yay ve amortisör elemanlarının eklenmesiyle global esnek cisim dinamiği modeli hazırlanmıştır. Kazan plastiği üzerinden daha önceden belirlenen bölgelerden tek eksenli ve üç eksenli rozet tip gerinim ölçerler (strain-gauge) ile birim uzama değerleri ölçülmüştür. Simülasyon ortamındaki model ve test sonuçlarının karşılaştırılmasına göre, ölçüm alınacak bölgenin modelleme tekniği bakımından, tasarımın bire bir veya en yakın şekilde yansıtılabilen bölgelerden tercih edilmesi gerektiği görülmüştür. In this study, it is aimed to establish and experimentally validate the flexible body model of the washing machine drive group. For this purpose, drum and tub groups of the washing machine are modeled in a simulation environment. Flexible body models are obtained considering the first 25 modes of each group. The relationships between these groups are defined and a global flexible body dynamics model is produced by the addition of spring and shock absorber elements. Strains are measured with uniaxial and triaxial rosette type strain gauges from the pre-determined plastic regions over the tub. According to the comparison of the test results and the model results in the simulation environment, it is seen that the region to be taken for measurement should be preferred from the regions that can reflect the real-like design in terms of modeling techniques. 96

Günümüzde, dünya genelinde hava taşımacılığı çok önemli bir yere gelmiştir ve giderek gelişmektedir. Bu gelişmelere bağlı olarak geleneksel uçak tasarımı da geçmişten günümüze kadar birçok değişime uğramış, tasarımlarında daha ekonomik ve daha efektif iyileştirmeler yapılmıştır ve yapılmaya devam etmektedir. Buradan yola çıkarak, bu çalışmada iniş takım süspansiyon sistemine yeni bir kontrol yöntemi uygulanmıştır.Geleneksel uçaklarda basit bir hidrolik süspansiyon mevcuttur ve bu sistem pasif olarak çalışmaktadır, yani sistem kontrol edilememektedir. Yarı-aktif kontrol teknolojisi ile, anlık kesintisiz kuvvet ve hareket kontrolü sağlanabilmektedir. Böylece sönümleme ortam şartlarına göre kontrol edilebilecek, daha sağlıklı bir sönümleme elde edilebilecektir. Bu çalışmada, yarı aktif kontrol sistemi MR damper aracılığıyla uygulanmıştır. Yarı aktif kontrolcülü sistem ile pasif sistem karşılaştırılmıştır. At the present time, air transportation has an important position worldwide and improves increasingly. In parallel with these improvements, conventional aircraft design got changed a lot, more economical and more effective changes have been made and keeps being made. In this study, a new control method has been applied to landing gear suspension system.Conventional aircrafts have simple hydraulic suspensions and the system works passively, it means that the system can not be controlled. With semi active control technology, it is possible to obtain instantaneous continuous force and motion control. Thus, damping can be controlled according to environmental terms, and a more reliable damping can be obtained. In this study, semi active control is applied by MR damper. Passive system and semi active controlled system were compared. 100

Gözlem uyduları, farklı amaçlar için kullanılan yapay uydulardır. Teknoloji geliştikçe gözlem uyduları geliştirilmektedir ve ortam şartlarına daha uygunları yapılmaktadır. Gelişmiş ülkelerin çoğu yer gözlem uydularına sahiptir ve bu uydular üzerine çalışmalar yapmaktadırlar. Özellikle, küçük yapılı gözlem uyduları günümüzde gittikçe popüler bir hale gelmektedir. Ülkemiz, ilk olarak 2011 yılında uzaya gözlem uydusu göndermiştir ve bu uydudan sonra Göktürk-2 ve Göktürk-1 uydusunu uzaya göndermiştir. Günümüzde Göktürk-3 uydusu çalışmaları devam etmektedir ve yakın bir zamanda da uzaya gönderilecektir. Ayrıca, yakın zamanda haberleşme uydusu Türksat-4A uydusu uzaya gönderilmiştir. Yakın bir zamanda yeni haberleşme uydusu tamamlanarak uzaya gönderilecektir.Bu tez çalışmasında, uzayda aktif olarak görev yapan bir uydunun özellikleri ve literatür taraması sonucunda elde edilen veriler kullanılarak bir uydu modeli hazırlanmıştır. Bu uydu modelinin tasarımı, yapısal analizleri, doğal frekanslarının analizi, rastgele titreşim analizi, harmonik analizi, akustik analizi, termal analizi ve durum kontrolü yapılmıştır.Solidworks katı modelleme programında elde edilen verilerden yararlanılarak bir uydu modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan bu uydu modelinin tasarımını etkileyen faktörler belirlenmiştir. Bu faktörler göz önüne alınarak tasarımlar yapılmıştır ve uydu içerisinde alt sistemlerin yerleşimi yapılmıştır. Uydu güneş panelleri, mekanizma tarafından kilitli durumdadır. Güneş panelleri mekanizmaya gelen sinyalle beraber serbest kalmaktadır ve damper, bant yay etkisiyle açık konumuna gelmektedir. Ayrıca, damper ve bant yay sayesinde şokların genlikleri azaltılmaktadır.Tasarımı yapılan uydu modelinin yapısal analizi Ansys'te yapılmıştır. Yapısal analiz sonucunda, roket kullanım kılavuzunda yer alan koşullar dikkate alınarak, uydu modelinin dayanıklı olduğu görülmüştür.Uydu modelinin doğal frekansları, Ansys programında bulunmuştur. Tasarlanan uydu modelinin, roket üreticileri tarafından istenen katılık gereksinimini karşıladığı görülmüştür. Tasarlanan uydu modelinde rezonans oluşmamaktadır. Tasarlanan uydu modelinde rastgele titreşim analizi yapılmıştır. Bu analiz sonucunda, uyduda meydana gelen deformasyon, gerilme, ivme ve hız sonuçları elde edilmiştir. Tasarlanan uydu modelinde düşük frekanslı harmonik analiz yapılmıştır. Analiz sonucunda, farklı faz açılarında uyduda meydana gelen deformasyonlar, gerilme, genlik ve gerilme frekans diyagramları elde edilmiştir. Tasarlanan uydu modelinde akustik analiz yapılmıştır. Bu analiz sonucunda, oktav band merkez frekanslarında deformasyonlar ve gerilmeler elde edilmiştir. Thermica programı kullanılarak alt sistemlerin yerleştirilmesi yapılan uydu modeli analiz edilmiştir. Analiz sonucunda, gövdede ve alt sistemlerde oluşan sıcaklık aralıkları elde edilmiştir. Alt sistemlerin sıcaklık aralıkları incelendiğinde, standart olarak belirlenen sıcaklık aralığında olduğu görülmüştür.Uydu durum kontrolü yapabilmek için tasarlanan uydu modelinin parametrelerinden yararlanarak matematiksel model çıkartılmıştır. Bu matematiksel modelden yararlanarak durum-uzay formuna geçiş yapılmıştır ve bu form uydunun kontrolsüz halinin simülasyonunda kullanılmıştır. Kontrolör olarak H∞ kontrolör ve karma H2/H∞ kontrolör kullanılmıştır. Kontrolsüz durum ile H∞ kontrolör karşılaştırılmıştır. Kontrollü durumda uydunun yörüngeden sapmadığı görülmüştür. H∞ kontrolör ile karma H2/H∞ kontrolör karşılaştırılmıştır. Karma H2/H∞ kontrolörün daha iyi cevaplar verdiği görülmüştür. Earth observation satellites are artificial satellites used for different purposes. As technology developed, earth observation satellite has developed and earth observation satellite are made more suitable for environmental conditions. Most of the developed countries have earth observation satellites and make to work on earth observation satellites. Especially small observation satellites are becoming increasingly popular nowadays.Our country sent earth observation satellite into space in 2011 and after this satellite, Göktürk-2 and Göktürk-1 satellite sent into space. Nowadays, studies have been continuing on Göktürk-3 and it will be sent into space soon. Also communication satellite Türksat-4A was sent into space in close time. New communication satellite will be sent into space after it will be completed.In this thesis, satellite model was prepared by using features of a stellite that has been performing its in the space right now and data was obtained from literature review. Design, structural analysis, modal analysis, random vibration analysis, harmonic analysis, acoustic analysis, thermal analysis and attitude control were applied to this satellite.A satellite model was created by making benefit of from the obtained data. Factors was determined which affects the design of created model. The designs were made considering these factors and subsystems were located in the satellite. Solar panels of satellite are locked by mechanism. Solar panels unlatches with incoming signal to mechanism and it comes to open positon by damper and band spring. Also shock amplitudes decrease thanks to damper and band spring.Structural analysis of the designed satellite model was applied in Ansys. With reference to conditions in the rocket operating manual the model was seen durable according to the result of structural analysis applied to the structure.The natural frequencies of satellite model were calculated in analysis programs. It has seen that the satellite model designed met the rigidity requirement requested by rocket manufacturers. Resonance doesn't occur in the satellite model. Random vibration analysis was applied in the designed satellite model. As a result of this analysis, deformation, stress, acceleration and velocity occuring in satellite model were obtained. Low frequency harmonic analysis was applied in the designed satellite model. As a result of this analysis, deformations, stress and amplitude, stress frequency diagrams in different phase angles occuring in satellite model were obtained. Acoustic analysis was applied in designed satellite model. As a result of this analysis, deformations and stress were obtained in octave band center frequencies.Using the Thermica v4.8.2 program, satellite model which subsystems were located was analyzed. As a result of this analysis, temperature ranges in trunk and subsystems were obtained. When temperature ranges of the subsystems were examined, it was seen that temperature range is in between standard range.Satellite mathematical model was extracted by making benefit of designed satellite model parameters in order to do satellite attitude control. State-space form was made transition from benefiting this mathematical model and this form was used in satellite uncontrolled state simulation. As controller were used H∞ controller and mixed H2/H∞ controller. Uncontrolled state is compared with H∞ control. It has seen that satellite has no deviation from orbit in controlled state. H∞ controller is compared with mixed H2/H∞ controller. It has seen that H2/H∞ controller gives better response. 147

Üretim sahasında mevcut olan makinelerin oluşturduğu gürültü, çalışanlar için önemli bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır. Üretim sahasında oluşan gürültünün azaltılması, kontrol edilmesi ve çalışanlar için zararlı olmaktan çıkarılması için çeşitli kontrol yöntemleri bulunmaktadır. Gürültünün kaynakta, yayılma ortamında ve en son olarak alıcıda kontrol altına alınması en önemli gürültü kontrol adımlarıdır. Gürültünün üretimde bulunan çalışanlar üzerindeki etkilerinden, sınır değerlerinden ve ilgili yönetmelik ve standartlardaki bilgilerden yararlanılmıştır. Üretim sahasında karşılaştığımız ekipmanların gürültü seviyeleri ve çalışanların kişisel maruziyetleri değerlendirildikten sonra gürültünün hangi yöntemler ile kontrol edilebileceği örnekler ile gösterilmiştir. Risk değerlendirmesi, üretim sahası yerleşimi, maruziyetin önlenmesi, kişisel koruyucu donanım kulak koruyucular, sessiz makine seçimi, işitme kaybı ve sağlık muayeneleri ile gürültü kontrolü için önem teşkil etmektedir.Bu tez çalışmasında üç farklı fabrika gürültü açısından incelenmiş, gürültü kaynakları belirlenmiş, ortam ve kişisel maruziyet ölçümleri yapılmış ve gürültüden korunmak için çeşitli uygulamalar yapılmıştır. The noise generated by the machines that are present in the production area is a major problem for the employees. A variety of control methods are applied to reduce the noise generated from the manufacturing process, to control it and to remove it from being harmful to employees. In the source of noise, in the spreading environment and finally in the receiver, the most important noise control steps. Benefits from the effects on the employees at the production level, the limit values and the relevant regulations and standards. After examining the methods of measuring the sound levels of the equipments we use in the production area, in which ways the noise can be controled are showed by the means of the examples. Noise control was carried out with risk assessment, production site setting, exposure prevention, personal protective equipment ear protectors, silent machine selection, hearing loss and health examinations.In this thesis study, three different factories were examined in terms of noise, noise sources were determined, environment and personal exposure measurements were made and various applications were made to protect from noise. 115

Uçaklarda pistten kaynaklanan yol pürüzlülükleri ve hava şartları (rüzgar, fırtına vs.) titreşimlere sebep olmaktadır. Bu da konforu ve insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu olumsuz etkileri ortadan kaldırmak amacıyla, uçaklarda süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte insanlarda konfor beklentileri de artmıştır. Bu yüzden süspansiyon sistemlerini geliştirmek, konforu artırmak için yapılan çalışmalar da hızla devam etmektedir. Titreşimleri azaltmak için pasif, aktif ve yarı aktif süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerden titreşim sönümleme açısından en etkili olanı aktif süspansiyondur. Fakat yarı aktif süspansiyon, aktif süspansiyona yakın performans sergilemesi ve düşük enerji tüketimi gibi avantajlarından dolayı tercih edilmektedir. Bu çalışmada uçak iniş takımı, altı serbestlik dereceli olarak modellenmiş ve yarı aktif kontrol için MR (Manyetoreolojik) sönümleyici modeli kullanılmıştır. MR sönümleyiciyi modellemek için geliştirilmiş bouc-wen modeli kullanılmıştır. Pasif sistemdeki sönümleyicilere MR sönümleyiciler eklenerek sistem modellenmiştir. Modele yol profili olarak sinüsoidal ve rastgele yol girişi uygulanmıştır. MR sönümleyici kontrolsüz hali ile farklı voltajlar verilerek oluşturulmuş durumları karşılaştırılmış ve voltajın artırılmasıyla beraber sönümleme sisteminin emniyet açısından daha uygun olduğu gösterilmiştir. Daha sonra MR sönümleyici ile modellenen sistemin kontrolü bulanık mantıklı kontrolör tarafından gerçekleştirilmiştir. Modelleme ve simülasyon çalışmaları, MATLAB-Simulink programı yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları ile elde edilen sonuçlar, yarı aktif bulanık mantıklı kontrolün uçak iniş takımı titreşimlerinin azaltılmasındaki performansını ortaya koymuştur. Anahtar Kelimeler: Uçak iniş takımı titreşimleri, MR sönümleyici, pasif kontrol, yarı aktif kontrol, bulanık mantık kontrol Roughness caused on the road resulting from the runway and weather conditions (wind, storm etc.) in the aircraft leads to vibrations. This situation affects the comfort and human health negatively. In order to eliminate these negative effects, suspension systems are used in aircrafts. Comfort expectations has increased in human life with the development in technology. So improvement in suspension system and comfort are underway quickly. To reduce vibrations; passive, active and semi-active suspension systems are used. In these systems, the most effective one is active suspension in terms of vibration damping but the semi-active suspension is preferred due to its advantages such as immediate display performance near to active suspension and low power consumption.In this study, aircraft landing gear modeled as free six degree and MR (Magnetorheological) damper model was used for semi active control. Developed bouc- wen model was used to model MR damper. The model has been modeled with MR dampers in addition to passive damping system. A siusoidal and a random entry road was applied to the model as an input profile. Differrent voltages has been given to compare the situation of uncontrolled state of MR damper and wtih the increase of the voltage damping system, it has been shown more suitable results in terms of safety. Then the control of MR damping system with the modeled one was carried out by fuzzy logic controller. Modeling and simulation studies were carried out with the help of MATLAB-Simulink. Results that are obtained from simulation studies demonstrated the performance in reducing vibrations of semi-active control of the aircraft landing gear. Furthermore, a comparison and evaluation is made between the control methods. Keywords: Aircraft landing gear vibration, MR damper, passive control, semi-active control, fuzzy logic control 112

Aşınma, raylı sistem sektöründe cevabı aranan en önemli mühendislik problemlerinden biridir. Birçok ekipman ya da sistem bundan direkt etkilenmektedir. Özellikle araç tekerleği ile rayda meydan gelen aşınmalar bu anlamda dikkat çekicidir. Araç dinamiğini ve güvenliğini etkilemesi, bakım maliyetlerini artırması nedeniyle üreticiler ve işletmeciler tarafından uzun süredir çözülmek istenen ve ancak son zamanlarda üzerinde çalışabilen temel bir problemdir. Ray-tekerlek arasındaki ilişkinin non-lineer olması ve aşınmanın bu ilişkiye bağlı olması, çok uzun sürelerde gözlenebilmesi, aşınma sorununun zorluğunu göstermektedir. Günümüzde bilgisayar destekli programların etkin olarak kullanılabilmesi ile bu zorluk bir derece azalmış olsa da tamamen ortadan kalkmış değildir. Bundan dolayı aşınma üzerine yapılan çalışmalar pratik mühendislik çalışmasına dönüştürülememektedir. Bugün gelinen noktada, dünyada bu konuda yapılan birçok çalışmada işe yarayabilecek çok fazla data elde edilmiş ve problemin pratikliğe dökülmesine yönelik biraz daha yaklaşılmıştır. Lakin ülkemizde ise bugüne kadar bu konuda yapılan herhangi bir çalışma ile karşılaşılmamıştır. Raylı sistemlerin ülkemizde artan payı ve önemini dikkate alırsak aşınma konusunda böyle bir çalışmaya ihtiyaç vardır diyebiliriz.Bu tez kapsamında ilk olarak aşınma konusunda literatürde yapılan çalışmalara bakılmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda, çeşitli yöntemler arasından yüksek lisans çalışması kapsamında uygun gözüken, bilgisayar destekli aşınma tahmininin çalışılmasına karar verilmiştir. Bunun için ilk olarak İstanbul Ulaşım AŞ'ye ait bir tramvay hattı seçilmiş ve hatta ait bilgiler toplanmıştır. Daha sonra bu bilgiler ışığında temas mekaniği üzerine dinamik analiz yapılmış ve çıkan sonuçlar değerlendirilerek aşınma ortaya konmuştur. Son olarak ise bulunan aşınma değerleri tekerlek profiline işlenmiş, tekerlek profilinin değişimi gözlenmiş ve gerçek durumla bir karşılaştırma yapılarak değerlendirilmiştir. Wear is the most important problem of which solution is seek in the railway transportation market. Most equipments and systems are affected directly by wear. In this sense, especially the wear occurred on vehicle wheels and rail is remarkable. Due to increase in maintenance cost and effects on vehicle dynamics and safety, producers and operators have been working to solve this basic problem for long time. Wear is a long-term problem depending on rail-wheel interface relation which is non-linear, which shows the grade of complexity of the problem. Today, usage of computer aided analysis decreases the complexity but it is not sufficient to solve the problem completely. So, for now, studies on wear can not be used in practical application. However, today in the world literature, a lot of useful data is collected about this subject and solution is possible for practical application in near future. Unfortunately, no study is encountered in Turkish literature. Thus regarding increase in railway transportation importance and share in Turkey, this kind of study is necessary.In the scope of this study, first, literature is scanned and among the wear models, computer aided wear prediction is chosen, which is proper and enough for master thesis. And then, a tramline operated by Ulasim is picked and all data is gathered for this line. After that, dynamic analysis of contact are carried out for track and vehicle, depending on the data. Then results from dynamic analysis is used for calculation of wear. Finally, calculated wear is graved on wheel profile, profile evolution is investigated and comparison is made between real and simulated wear rates. 92

Ulaşım araçları içerisinde konfor, verimlilik ve güvenlik açısından karşılaştırma yapıldığında hiç şüphesiz raylı taşıtlar öne çıkmaktadır. Artan nüfus ile birlikte ulaşım ihtiyaçları göz önüne alındığında şehir içi toplu taşıma hizmetleri, banliyö taşıma hizmetleri ve şehirlerarası yolcu taşıma sistemleri de geliştirilmelidir. Yolcu taşımacılığında giderek artan konfor beklentisini karşılamak için yataklı, restoranlı, kompartımanlı yolcu vagonu gibi çeşitli yolcu vagonları tasarlanmaktadır. Seyahat konforu sağlayan bu çeşitli yolcu vagonları beraberinde farklı ağırlıklardaki yolcu vagonlarının oluşmasına neden olmuştur. Yolcu talepleri doğrultusunda yapılan tasarım değişiklikleri doğrultusunda yolcu vagonları içerisine gelişmiş klima sistemleri, vakum tuvalet sistemleri, banyo tesisatları gibi birçok öğe dâhil edilmiştir dolayısıyla vagon ağırlıklarında artış meydana gelmiştir.Yolcu vagonları temelde ana gövde olan vagon şasisi ve taşıma sistemi olan bojilerden oluşmaktadır. Bojiler, yolcu vagonunun hareketli olan aksamları, fren sistemi, süspansiyon sistemi gibi hayati parçalarının bulunduğu kısımdır.Bojilerin tasarımlarını yapmak ve tasarlanan bojilerin tip onay belgelerini almak oldukça uzun zaman alan ve oldukça maliyetli bir işlemdir. Farklı ağırlıklardaki vagon modellerine farklı bojiler tasarlamak yanlış bir uygulamadır. Boji tasarlamak yerine mevcut bojiyi istenilen yolcu vagonu ağırlığına adapte etmek hem zaman hem maliyet açısından daha kârlıdır. Bu çalışmada Y32 boji sisteminin farklı vagon ağırlıklarına güvenli bir şekilde adapte edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç kapsamında ilk olarak Türkiye Vagon Sanayi A.Ş.' ye ait Y32 bojisinin Bulgaristan Demiryolları için tasarlanan BDZ Yataklı Lüks Yolcu Vagonuna adaptasyonu yapılmıştır. Tasarlanan vagon sandık ağırlığına uyarlanan Y32 bojisinin daha sonra TS EN 14363 standardına uygun olarak dinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada özgün taraflardan biri de tasarım aşamasındaki vagonun bütün bileşenlerinin ve çelik ağırlıklarının, 3 boyutlu çizim üzerinden Catia V5 programı ile hesaplanmasıdır.Ayrıca Y32 boji sistemlerinin güvenli çalışma ağırlığından 3400 kg daha ağır olan BDZ yataklı yolcu vagon sandığı için Y32 bojisinin tüm bileşenleri kontrol edilmiş ve 1. süspansiyon sistemi, 2. süspansiyon sistemi, fren sistemi, anti-roll bar sistemi yeniden hesaplanarak değiştirilmiştir.TÜVASAS için bir vagon tasarım sınırı olan 50000 kg'lık maksimum boji taşıma kapasitesi de yapılan çalışma sonucu 54000 kg'a çıkartılmıştır. Boji sistem elemanlarından vagon dinamiğini etkiyen temel sistemler, birinci ve ikinci süspansiyon sistemleridir. Bu çalışmada hesaplanan vagon ağırlığına bağlı olarak, helisel yay grupları ve amortisör grupları yeni yük dağılımına uygun olacak şekilde yeniden tasarlanmıştır.Vagonların kurplarda stabilizasyonunu sağlayan anti-roll bar sistemi vagon ağırlığına bağlı olarak çalışan bir diğer boji elemanıdır. Değişen vagon ağırlığına uygun olarak, anti-roll bar sistemi burulma yayı yeniden hesaplanmıştır.İşletme esnasında demiryolu araçları, sahip oldukları büyük kütleler ve yüksek hızlardan dolayı, büyük miktarda kinetik enerjiye sahiptirler. Araçlar için frenleme işlemi kinetik enerjinin sürtünme yolu ile ısı enerjisine dönüştürülmesi olarak tanımlanır. Sahip olunan kinetik enerjinin ısı enerjisine dönüşümüyle sağlanan frenleme işlemi için vagon ağırlığı çok önemli bir parametredir. Bu çalışmada hesaplanan vagon ağırlığına uygun olarak fren sistemi seçilmiş ve seçilen fren sisteminin seyir güvenliği hesapları yapılmıştır.Boji parametreleri yeniden hesaplandıktan sonra vagonun dinamik analizi için Simpack programında dinamik model oluşturulmuştur. Dinamik analiz modelinde araç-yol sistemi; gövde, tekerlek-ray kontağı ve yol olmak üzere üç alt sisteme ayrılır. Tüm bilgisayar simülasyonlarında modelleme için öncelikle sisteme ait fiziksel model kurularak topoğrafyası çıkarılır.Benzetimlerde kullanılan modeller için tekerlek profili UIC 510-2 S1002, ray profili için ise TS EN 13674-1 UIC60 tip ray profili kullanılmıştır. Tekerlek ve ray profilleri doğrusal olmayan fonksiyonlar ile modellenmiştir. Yapılan benzetimlerde temas kuvvetlerini hesaplamada KALKER (FASTSIM) basitleştirilmiş temas modeli kullanılmıştır.Hazırlanan modelde araç gövdesi, boji şasileri ve tekerlek takımları kütle-atalet karakteristikleri tanımlanarak rijit gövde olarak modellenmişlerdir. Birinci süspansiyon ve ikinci süspansiyon sistemleri lineer ve nonlineer yay ve amortisör olarak modellenmiştir.Daha sonrasında Simpack programıyla TS EN 14363 `Demiryolu uygulamaları-Demiryolu taşıtlarının seyir karakteristiklerinin kabul deneyleri-Seyir davranışlarının denenmesi` standardına uygun olarak modal analiz, raydan çıkma analizi, kurp analizi, twist yol analizi yapılmıştır. Analizlerde standartta tanımlanan tüm senaryolar için Y/Q Nadal kriteri ve ripaje kuvvetleri kontrol edilmiştir.Yapılan analizler sonucu, değişen ağırlığa göre adapte edilen bojinin ne kadar güvenli olduğu ortaya konmuştur.Bu çalışmanın bir sonraki adımı olarak araç yol testlerinde elde edilecek gerçek değerler ile bilgisayar ortamında yapılan bu analizlerin, doğrulanması hedeflenmektedir. Rail vehicles undoubtedly stand out when the means of transport compared in terms of comfort, efficiency and safety. Passenger coaches are produced in different types such as sleeping coaches, dining coaches, pullman coaches, etc... to ensure the customer satisfaction.Each of different types of passenger cars are weighted differently because of the changing components. Therefore, the system of bogie that carries the coaches can not show the same secure dynamic behaviour while operating with different weights of coaches. Therefore, aim of this study is to adaptation the bogie system depends on the weight of coaches, in a safe way.Within the scope of the aim, firstly, the adaptation of the Y32 bogie has done, used in newly designed for the BDZ sleeping coaches in Bulgarian railways and on safety against derailment analyses in accordance with TS EN 14363 standard were conducted . Firstly, weight of the coach was determined in design phase by 3D dimensional drawing program, Catia V5.All the components of bogie are checked based on determined coach weight.Primary and secondary suspension systems are the main systems that influence the dynamics of the wagon in elements of the bogie system. In this study depending on the calculated coach weight, helical spring groups and shock absorber groups were redesigned according to new load distribution.Anti-roll bar system which providing stabilization of the coaches in curves and operating with varying weight of coach is the another bogie component. Torsion spring of anti-roll bar system was recalculated according to the varying weight of coach.During operation, large amount of kinetic energy generate on rail vehicles because of having large mass and high speeds. Braking action for vehicles are defined as conversion of the kinetic energy to the heat energy through friction The coach weight is very important parameter for the brake system. Brake system were selected according to calculated coach weight in this study and also safety calculations of the selected brake system were indicated.Dynamic model has been created by Simpack program for the dynamic analysis after recalculation of the bogie parameters. Vehicle-road system is divided into three sub-systems in dynamic analysis model: Body, wheel rail and road contact. The first step in all computer simulations is to set up a physical model of the system for the modelling and the topography is formed.UIC 510-2 S1002 the wheel profile and TS EN 13674-1 UIC60 type rail profile are used for models used in simulations . Wheel and rail profiles are modelled by nonlinear functions. In simulations, KALKER's (FASTSIM) simplified contact model was used to calculate the contact forces.In created dynamic model, the car body and bogie frames, as well as the wheelsets are modelled as rigid bodies and are defined by their mass–inertia characteristics. Primary suspension systems and secondary suspension systems are modelled as linear and nonlinear springs and dampers.Later, modal analysis, the derailment analysis, curve analysis, twist track analysis are performed in SIMPACK software in accordance with TS EN 14363 standard , `Railway applications - Testing for the acceptance of running characteristics of railway vehicles - Testing of running behaviour and stationary tests`. In dynamic analyses, Y/Q Nadal criteria and ripaje forces are checked for all the scenarios defined in the standards.As a result of the analysis, safety of weight-adapted bogie has been demonstrated.As a next step of this study, actual values that will be obtained in on tract tests and dynamic analyses made on computer are expected to be confirmed 122

Araçlarda yoldan kaynaklanan pürüzlülükler, titreşimlere sebep olmaktadır. Bu da seyir konforu ve insan sağlığını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu olumsuz etkileri ortadan kaldırmak amacıyla, araçlarda süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte insanlarda konfor beklentileri de artmıştır. Bu yüzden süspansiyon sistemlerini geliştirmek, konforu artırmak için yapılan çalışmalar da hızla devam etmektedir. Titreşimleri azaltmak için pasif, aktif, yarı aktif süspansiyon sistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemlerden titreşim sönümleme açısından en etkili olanı aktif süspansiyondur. Fakat yarı aktif süspansiyon, aktif süspansiyona yakın performans sergilemesi ve düşük enerji tüketimi gibi avantajlarından dolayı tercih edilmektedir.Bu çalışmada araç, yedi serbestlik dereceli tam taşıt olarak modellenmiş ve yarı aktif kontrol için MR (Manyetoreolojik) sönümleyici kullanılmıştır. MR sönümleyiciyi modellemek için geliştirilmiş bouc wen modeli kullanılmıştır. Sistem önce pasif olarak modellenmiş daha sonra pasif sönümleyiciler yerine MR sönümleyiciler kullanılarak sistem modellenmiştir. MR sönümleyici kontrolsüz hali ile pasif sistem karşılaştırılmış ve emniyet açısından uygun olduğu gösterilmiştir. Daha sonra MR sönümleyici ile modellenen sistemin kontrolü, önce bulanık mantıklı kontrolör daha sonra ise öz uyarlamalı bulanık mantıklı kontrolör tarafından gerçekleştirilmiştir. Modelleme ve simülasyon çalışmaları, MATLAB-Simulink programı yardımı ile gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları ile elde edilen sonuçlar, yarı aktif kontrolün taşıt titreşimlerinin azaltılmasındaki performansını ortaya koymuştur. Ayrıca, kontrol yöntemleri arasında bir karşılaştırma ve değerlendirme de yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Taşıt titreşimleri, MR sönümleyici, Yarı aktif kontrol, Bulanık mantıklı kontrol, Öz uyarlamalı bulanık mantıklı kontrol Roughness of road causes vibrations in vehicles. These vibrations negatively affect cruise comfort and human health. In order to eliminate these negative effects suspension systems are used in vehicles. With technological developments, comfort expectations have been increasing. Therefore, improving suspension systems in vehicles is one of the researches have been continued in order to increase comfort level.There are three suspension systems that are used to reduce vibrations passive, active and semi active. Active suspension system is the most effective system with regard to vibration damping. However semi active system is mostly preferred because semi active suspension system shows close performance to active system with regard to vibration damping and consume less energy than active suspension system. In this study, vehicle is modeled with seven degree of freedom full vehicle and MR (Magnetorheological) damper used in semi active control. Modified bouc wen model is used to model of MR damper. Full vehicle model, first modeled as passive suspension system and after the system remodeled as semi active system by replacing passive damper by MR damper. Uncontrolled MR damper passive damper are compared. We obtained that the MR system is safe. After the system is modeled with MR damper is first controlled by fuzzy logic controller and later by self tuning fuzzy logic controller. Modeling and simulations are done in MATLAB-Simulink software. Simulation results present the performance of semi active system on reducing the vibrations in vehicles. Furthermore, control systems are evaluated and compared.Keywords: Vehicle vibrations, MR damper, Semi active control, Fuzzy logic control, Self tuning fuzzy logic control 96

Bu doktora tezinde temel olarak, temas dinamiğinin doğal bir sonucu olarak tekerlek-ray geometrisi nedeniyle bozucu etkiden bağımsız bir şekilde düz yolda ortaya çıkan yanal ve yalpa hareketlerinin birlikte görüldüğü ?hunting? salınımları üzerinde durulmuştur. Hunting hareketi, tekerlek ve rayda aşınma problemini azaltmasına karşın yüksek hızlara çıkıldığında genlikleri artarak flanş tırmanmalarına ve sonra aracın raydan çıkmasına neden olmaktadır. Bu durum, raylı sistemlere ait yolda ya da raylarda herhangi bir bozukluk olmasa bile sistemi kararsızlığa götürerek düz ve düzgün bir yolda raylı taşıt hızını sınırlandırmaktadır. Hunting hareketi sonucu sistemin kararsızlığa gitmesi tüm raylı sistemlerde olduğu gibi hafif metro araçlarında da önemli bir problemdir. İstanbul gibi büyük şehirlerde istasyonlar arası mesafelerin artması ve yolcu taşıma kapasitesinin arttırılmak istenmesi nedeniyle hafif metro sistemlerinde işletme hızlarının yükseltilmesi temel bir ihtiyaçtır. Bu kapsamda, İstanbul ulaşımında kullanılan yerli imalat bir hafif metro aracı ele alınarak, temelde hunting salınımlarını inceleyen çeşitli analizler yapılmıştır. Doktora tezinde öncelikle tekerlek ? ray etkileşimi, oluşturulan tek tekerlek seti modelinde ortaya konularak doğrusallaştırılmıştır. Daha sonra, yanal salınımların ele alındığı hafif metro aracı modelleri oluşturulmuştur. Bu modeller Matlab yazılımında yalnızca yanal salınımları ele alan 27 serbestlik dereceli olarak, Simpack yazılımında ise tüm hareketlerin ele alındığı 54 serbestlik dereceli olarak kurulmuştur. İki ayrı yazılımda oluşturulan modeller üzerinde gerçekleştirilen modal analizler ile elde edilen doğal frekanslar karşılaştırılarak sunulmuştur. Aynı şekilde, zaman alanında yanal bir bozucu giriş altında yer değiştirme ve ivme cevapları elde edilmiştir. Bununla birlikte, iki ayrı yazılımla elde edilen frekans cevapları da karşılaştırılarak kontrol edilmiştir. Böylece, kurulan modellerin doğruluğundan emin olunmuştur. Bu aşamadan sonra, Matlab modelleri kullanılarak hafif metro aracına ait kararlılık analizleri yardımıyla kritik hızlar tespit edilmiştir. Hafif metro aracı kritik hızını etkileyecek parametreler olan eşdeğer koniklik (lamda), tekerlek yarıçapı (r0), birincil ve ikincil süspansiyon katılıklarının değişimine göre kritik hızın nasıl etkilendiği incelenmiştir. Daha sonra, buradan yola çıkarak birincil ve ikincil süspansiyon katılıklarının Matlab Genetik Algoritma aracı kullanılarak optimizasyonuna gidilmiştir. Yapılan optimizasyon ile elde edilen iyileştirme, zaman ve frekans alanında yapılan analiz sonuçları ile ortaya konulmuştur. Ayrıca, daha önce literatürde rastlanmamış bir yöntem olarak, raylı taşıt hızının sistem frekans cevapları ile ilişkisine bakılarak kritik hız tespit edilmiştir.Daha sonra, kritik hızın arttırılması için tekerlek setleri ile bojiler arasına yerleştirilen eyleyiciler vasıtasıyla tekerlek setlerine ait yanal ve yalpa hareketleri kontrol edilmiştir. Kontrol algoritması olarak, durum geri beslemeli optimal kontrol algoritması olan LQR (Doğrusal Karesel Uyarlayıcı) kullanılmıştır. Mevcut ve optimum katılıklara sahip süspansiyonların kullanıldığı kontrolörsüz ve LQR kontrolörlü sistem cevapları ayrı ayrı incelenerek sonuçlar karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Yapılan kontrol uygulaması ile hunting salınımları çok yüksek hızları garanti edecek şekilde bastırılarak kontrol edilmiştir. Tezde tüm analizler, hafif metro aracının yüksüz ve tam yüklü durumları için ayrı ayrı yapılmıştır. Böylece, hafif metro aracına ait kütle ve atalet değerlerinin değişimine rağmen yapılan iyileştirmelerin korunduğu gösterilmiştir.Ayrıca tezde, 6 serbestlik dereceli olarak modellenen hafif metro aracına ait düşey titreşimlerinin aktif kontrolü için, klasik PID tipli Bulanık kontrolör ile parametre uyarlamalı PID tipli Bulanık kontrolör tasarlanarak performansları karşılaştırılmıştır. Titreşimlerin aktif kontrolü için, Bulanık PI ve Bulanık PD kontrolörlerin birleştirilmesiyle elde edilen Bulanık PID kontrolör, dayanıklı yapısı ve üstün performansı nedeniyle tercih edilmiştir. Daha sonra, parametre uyarlamalı PID tipli Bulanık bir kontrolör tasarlanarak ölçekleme çarpanlarının çevrimiçi ayarlanmasıyla kontrolörün performansı arttırılmıştır.Sonuç olarak bu tezde, İstanbul ulaşımında kullanılan yerli imalat bir hafif metro aracının titreşim analizleri gerçekleştirilmiş, hunting salınımları bakımından kararlılığı incelenerek kritik hızı tespit edilmiştir. Daha sonra, yapılan optimizasyon ve kontrol uygulaması ile emniyetli bir seyehat için aracın yanal kararlılığı arttırılarak kritik hızı yükseltilmiştir. Ayrıca, düşey titreşimler de kontrol edilerek yolcu konforu artırılmıştır. This doctoral thesis mainly focuses on ?the hunting oscillations? in which the lateral and yaw movements are seen together which is the natural consequence of the dynamics of wheel-rail contact, that arises on a straight road independently from the disturbances due to the wheel-track geometry. Although hunting oscillations decrease the wear problem in the wheel and rail, they lead to flange climb and then derail by increased amplitudes of the oscillations at high speeds. This condition causes system instability and a limitation in the vehicle speed on straight and smooth rail, even if there is no any disorder on the line or on the rails of the systems.Instability of the system caused by hunting oscillations is a significant problem in light rail system as in all rail systems. Increasing operating speeds of light rail systems is a basic need because of increasing distances between stations and the need for raising the passenger transportation capacity in major cities such as Istanbul. Within this context, a domestic manufacturing light rail vehicle which is used in Istanbul transportation is discussed and various analyses are performed to examine the hunting oscillations mainly. In this thesis, firstly wheel ? rail interaction is linearized by using a single wheelset model. Following that, light rail vehicle models are developed to deal with lateral oscillations mainly. These models are established as 27 degrees of freedom in Matlab that deals with only lateral amplitudes and 54 degrees of freedom in Simpack that deals with all movements. Natural frequencies of these models are obtained by modal analysis, and then the results are presented and compared with each other. Similarly, displacement and acceleration responses are obtained in time domain under the effect of lateral disturbances. Also, frequency responses of these models which are obtained by two different software are compared. Thus, these models are verified. After this stage, critical speeds of the light rail vehicle are identified with the help of stability analysis by using the Matlab models. It is investigated that, how the critical speed of a light rail vehicle is affected by changing equivalent conicity (lambda), wheel radius (r0) and stiffness of primary and secondary suspensions which are parameters that influence the critical velocity of rail vehicle. Afterwards, primary and secondary stiffness are optimized by Matlab Genetic Algorithm toolbox. The results of improvement by the optimization are presented with the results of analysis that are performed in time and frequency domain. Furthermore, critical speed is determined by looking at the relationship of the rail vehicle speed with the frequency response of the system. This method has never been used in the literature and it is used for the first time in this thesis. Then, in order to increase the critical speed, lateral and yaw movements of the wheelsets are controlled by using actuators which are placed between wheelsets and bogies in lateral direction. LQR (Linear Quadratic Regulator) algorithm is used as an optimal state feedback control algorithm to control the movements of wheelsets. The system responses are analyzed in different cases such as using existing suspensions, optimized suspensions and controlled wheelsets. Then, the results are presented with comparison. Hunting oscillations are suppressed to guarantee very high speeds with the control application. All analysis in this thesis is performed for the no-load and full- load cases of light rail vehicle. Thus, the stability improvements applied by the change of the mass and inertia values of light rail vehicle are presented. Moreover, in this thesis, a conventional PID type fuzzy controller and parameter adaptive fuzzy controller are designed to control vibrations actively of a light rail transport vehicle which modeled as 6 degree-of-freedom system and compared performances of these two controllers. To control vibrations actively, a PID type fuzzy controller which is obtained by combining fuzzy PI and fuzzy PD controllers is preferred because of its robust character and superior performance. The PID type fuzzy controller using parameter adaptive method is designed by tuning the parameters online. In order to obtain higher performance from this controller is studied.As a result of this thesis, the vibration analyses of a domestic production light rail vehicle used in Istanbul transportation are carried out and the stability of this light rail vehicle is examined in terms of hunting oscillations. Then, the lateral stability and critical velocity of the light rail vehicle are increased by the use of optimization and control applications to achieve running safety. Also, passenger comfort is increased by controlling vertical vibrations of this vehicle. 211

Bel ağrısı, soğuk algınlığından sonra en sık karşılaşılan rahatsızlıktır ve dünya nüfusunun %80'inin hayatlarının belirli bir döneminde bel ağrısından şikayetçi olduğu belirlenmiştir. Sağlık açısından öneminin yanı sıra, bel ağrısının iş gücü ve ekonomik açıdan etkisi yadsınamaz büyüklükte kayıplara yol açmaktadır. Bu nedenle, omurganın kompleks hareketinin ve çeşitli bozukluklarla ortaya çıkacak değişimlerinin anlaşılması cerrahi ve önleyici tedavi için büyük önem taşımaktadır.Ani dönme merkezi, omurga hareketinin kalitesini belirleyen en önemli karakteristiklerden biridir. Ani dönme merkezinin spinal rahatsızlıkların teşhisi için kullanılması çok uzun süredir araştırmacılar tarafından incelense de disk dejenerasyonu ve ligaman hasarı sonrası ani dönme merkezindeki değişimleri inceleyen ayrıntılı çalışmalar literatürde mevcut bulunmamaktadır.Bu çalışmada, L4-5 omurga ünitesinin sonlu elemanlar modeli, bilgisayarlı tomografi görüntülerinden tersine modelleme yapılarak kurulmuştur. Çeşitli spinal yapıların malzeme özellikleri literatürden alınmıştır. Omurga ünitesinin hareket miktarı sonuçları önceki çalışmalarla karşılaştırılarak model doğrulanmıştır. Kurulan modelin disk yüksekliği ve malzeme özellikleri değiştirilerek hafif ve orta seviye disk dejenerasyonu simule edilmiştir. Simule edilen disk dejenerasyonu sonucu ani dönme merkezinin, hareket miktarının, faset yükleri ve maksimum anulus gerilmelerinin değişimi incelenmiştir. Bir sonraki aşamada ligamanlar sırayla modelden çıkarılarak, ligaman hasarı simule edilmiş ve bu hasar sonucu ani dönme merkezinin, hareket miktarının, faset yükleri ve maksimum anulus gerilmelerinin değişimi incelenmiştir. Bu incelemelerin sonuçları literatürde bulunan benzer çalışmalarla birlikte değerlendirilerek tartışılmıştır.Çalışmanın sonucunda, diğer etkilerden izole bir şekilde simule edilen hafif ve orta seviye disk dejenerasyonunun, ani dönme merkezi üzerindeki etkisinin kısıtlı olduğu görülmüştür. Bu da göstermektedir ki spinal hareketteki değişiklikler ancak dejenerasyon prosesinin belirli bir aşamasından sonra klinik olarak teşhis edilebilir duruma gelebilir. Bir sonraki aşamadaki gerçekleştirilen inceleme sonucunda, omurga hareketinin niteliğindeki değişim (ani dönme merkezi) ile niceliğindeki değişimin (hareket miktarı) tespiti ve birlikte değerlendirilmesinin; ünitedeki hasarın tipi, ligamanların durumu ve ünitenin yük transferi hakkında daha doğru bilgilerin tespiti açısından önemli olabileceği görülmüştür. The low back pain is the most common illness after the cold and 80% of world population was affected by it in some part of their lives. Besides the importance of it with respect to the health, effects of the low back pain with respect to the work force and economics cause considerable losses. Thus, understanding the complex motion of the spine and the changes that occur with various deficiencies bears great importance for surgical and preventive treatment.Instantaneous center of rotation is one of the most important characteristics to determine the quality of spinal motion. Even though researchers have investigated the use of instantaneous center of rotation as a diagnostic tool for so long, there is no comprehensive study that investigated the changes in the instantaneous center of rotation after disc degeneration and ligament failure.In this study, finite element model of the L4-5 spinal unit was constructed from computed tomography images by using reverse modeling. Material properties of various spinal structures were taken from the literature. The model was validated by comparing the range of motion results of the model and previous studies. Mild and moderate disc degeneration were simulated by changing the disc height and material properties of the constructed model. Change of instantaneous center of rotation, range of motion, facet loads and maximum annulus stresses were investigated after the simulated disc degeneration. In the next step, ligament failure was simulated by subsequently removing the ligaments from the model and change of instantaneous center of rotation, range of motion, facet loads and maximum annulus stresses were investigated after the simulated ligament failures. The results of these investigations were evaluated along with the previous related studies in the literature and discussed.In the result of the study, it has been found that isolated early-to-mid stage disc degeneration has a limited influence on the location of the instantaneous center of rotation. This result shows that changes in the spinal motion can reach to a clinically detectable level only after certain point in the degeneration process. In the result of the next investigation, it has been showed that the change in the quality of the motion of the spine (instantaneous center of rotation) adjunct to the change in the quantity (range of motion) could have a diagnostic value revealing more detailed information on the type of the injury, the state of the ligaments, and load transfer and sharing characteristics of the segment. 99

Bu Yüksek Lisans Tezinde, depremler tarafından tetiklenen altı serbestlik dereceli bir yapının aktif titreşim kontrolünü ele almaktadır. Aktif titreşim kontrolü probleminin çözümü için arzu edilen zaman ve frekans cevaplarının elde edilmesinde doğrusal matris eşitsizlikleri (DME) tabanlı çıkış-geri beslemeli dinamik H? denetleyici ve durum-geri beslemeli H? denetleyici tasarlanmıştır. El-Centro, Kobe ve Kocaeli depremlerinin zaman alanındaki yer hareketleri modellenen yapıya bozucu girişler olarak uygulanmıştır. Çalışmanın sonunda, kat yerdeğiştirme ve ivmelerinin zaman cevapları; tüm katların tepeden tepeye yerdeğiştirme ve ivmelerinin zaman cevapları; denetleyici kuvvetinin değişimi ve frekans cevapları kontrol edilen ve kontrol edilmeyen durumlar için sunulmuştur ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Tasarlanan iki çeşit kontrolcü yapısının performansı, El-Centro, Kobe ve Kocaeli depremlerinin yer hareketleri kullanılarak çeşitli yüklemeler ve bozucu girişler için gösterilmektedir. This Graduate Thesis is concerned with the active vibration control of a six-degree-of-freedom-structure, which is effected by earthquakes. To obtain desired time history and frequency responses for solution of active vibration control problem, linear matrix inequality (LMI) based output-feedback dynamic H? controller and state-feedback H? controller is designed in this thesis. The time history of ground motion of the El-Centro, Kobe and Kocaeli earthquakes, which are disturbance inputs, are applied to modeled structure. At the end of the Graduate Thesis, the time history of the storey displacements and accelerations; the time history of all storeys pick to pick displacements and accelerations; variety of controller force and frequency responses of both controlled and uncontrolled cases are presented and results are discussed. Performance of the designed two types of controllers have been shown for the different loads and disturbances using ground motion of the El-Centro, Kobe and Kocaeli earthquakes. 91

Taşıt titreşimlerinin araştırılması, taşıt tasarımında, gün geçtikçe önemi artan bir konu olmuştur. Artan hız ve konfor gereksinimleri bunu zorunlu kılmaktadır. Taşıt titreşimlerinin matematik modeller üzerinden gidilerek teorik olarak çözümlenmesi ise bilgisayar teknolojisine paralel bir biçimde gelişimini sürdürmektedir.Bu çalışmada, Nurol Makina ve Sanayi A.Ş. (NMS), Sincan Organize Sanayi Bölgesi'ndeki tesislerinde imal edilen altı taktik tekerleği tahrikli (6x6) zırhlı askeri aracın dinamik davranışı ele alınmıştır. Altı taktik tekerleği tahrikli (6x6) zırhlı askeri araç beş serbestlik dereceli yarım taşıt ve dokuz serbestlik dereceli tam taşıt olarak modellenmiştir. Modellerin oluşturulmasında Lagrange denklemleri kullanılmış olup, denklemler Durum-Uzay (state-space) şeklinde verilmiştir. Analizler, bilgisayar ortamında, Mathworks firmasının Matlab ve Simulink yazılımları yardımıyla gerçekleştirilmiştir.Modelleme yapılmadan önce modelde kullanılacak değişkenlerden ağırlık merkezi, ve süspansiyon yay katsayısı ölçümlerle bulunmuş ve hem ölçülen değerler hem de tedarikçiden alınan verilerle modeller ayrı ayrı çalıştırılmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak anlatılmıştır.Yol fonksiyonları için askeri bir standart olan AVTP standardındaki rampa yol modeli anlatılmış, bu girdi kullanılarak yarım taşıt ve tam taşıt modelleri çalıştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Dinamik analiz, taşıt titreşimleri, yarım taşıt modeli, tam taşıt modeli, durum-uzayı Researching of vehicle vibrations in vehicle design has become an important subject recently. Growing requests of spped and comfort make it a must. Analyzing vehicle vibrations via mathematical models has been improving consequently with the computer technologies.In this work, the response of the 6x6 Ejder which is produced by NMS in Sincan Organize Sanayi Bölgesi was searched. The vehicle was modeled via the half car and full car model. The half car model was modeled in five degrees of freedom. The full vehicle model was modeled in nine degrees of freedom. During model settling process, Lagrange equations were used. The equations were presented in State-Space form. Analysis was made in computer environment by using Matlab and Simulink software which are belonging to Mathworks co.The some parameters of the models, which were center of gravity and suspension stiffness coefficient, were measured and the measured parameters were used in half car and full car models.Key words: Dynamic analysis, vehicle vibrations, half vehicle model, full vehicle model, state-space 84

Son yirmi yılda, Doğrusal Matris Eşitsizlikleri (DME) tabanlı dayanıklı denetim problemleri, kontrol mühendisliğinin birçok alanında yaygın olarak çalışılmaktadır. Sismik zorlanma altındaki yapıların aktif titreşim kontrolü bu araştırma çalışmalarının en önemlilerinden biridir ve hala bu alanda yeni denetleyici tasarımı çalışmalarına olan ilgi devam etmektedir. Yapılan deneysel ve teorik çalışmaların sonuçları, aktif kontrol metodlarının dinamik etkiler sonucunda yapısal sistemlerde oluşan maksimum etkileri başarılı bir şekilde azaltabileceğini göstermektedir. Buna rağmen, aktif yapısal kontrolün önemli bir problemi zaman gecikmesi olayının varlığıdır. Aktif kontrol uygulamalarında denetim kanalında, yapının farklı yerlerine yerleştirilen uzun mesafelerdeki sensörlerden çevrim içi veri akışından, denetim kuvvetinin hesaplanmasından, veri ve sinyallerin eyleyiciye gönderilmesinden ve denetim kuvvetinin yapıya iletilmesinden kaynaklanan zaman gecikmelerinin oluşması kaçınılmazdır. Eyleyici gecikmesinden dolayı yapıya iletilen senkronize olmayan denetim kuvveti, denetim veriminin kötüleşmesine ve denetim sisteminde kararsızlıkların oluşmasına neden olabilmektedir. Eyleyici gecikmesinden başka, yapısal sistemlerin aktif titreşim kontrolü problemi için kararsızlığın başlıca kaynağı eyleyici doyumu olayıdır. Sismik yüklerin rastlantısal durumlarından dolayı, ihtiyaç duyulan gerekli denetim kuvvetinin, yapısal sistemin aktif titreşim kontrolü uygulamalarında kullanılan eyleyicilerin kapasitelerini aşabileceği düşünülebilir. Eyleyici doyumu problemi, kapalı-çevrim performansında ciddi bozulmalar doğurabilir ve bununla birlikte kararsızlığa neden olabilir. Aktif kontrol probleminin diğer bir önemli konusu, yapısal sistemlerdeki parametre belirsizlikleridir. Modelleme hatalarından, malzeme özelliklerinin değişkenlik göstermesinden, deprem gibi değişken bozucu etkilerden dolayı yapısal sistemlerin tanımlanması kaçınılmaz olarak değişik nitelik ve seviyede belirsizlikleri içerir. Bu belirsizlikler, denetim sistemlerinin hem kararlılığını hem de performansını etkilediği için, yapısal sistemlerin aktif kontrolü uygulamalarında dayanıklı denetim metodları önerilmektedir. Eyleyici gecikmesi, eyleyici doyumu ve parametre belirsizliği problemleri kapalı-çevrimin hem performansını hem de kararlılığını etkileyebildiği için titreşim denetim istemlerinin en kritik durumlarıdır. Aktif kontrol uygulamalarında bu problemlerin giderilmesi için, eyleyicinin doyumlu olduğu düşüncesi altında dayanıklı gecikmeye-bağlı denetleyici tasarımları denetim algoritması olarak tercih edilmelidir.Bu doktora tezinde, sismik zorlanma altındaki sabit ve zamanla değişen eyleyici gecikmeli L2 bozucuları etkisinde, zamanla değişen parametrik belirsizliklere ve doyumlu eyleyiciye sahip yapısal sistemler için durum geri-beslemeli gecikmeye-bağlı H sonsuz denetleyicilerin tasarımı sunulmuştur. İlk olarak gecikmeye-bağlı kararlılık koşulları, matris eşitsizlikleri tabanlı bir Lyapunov-Krasovskii aday fonksiyoneli seçimi ile hem sabit hem de zamanla değişen eyleyici gecikmeli tip denetleyici için H sonsuz sentezini kararlı kılmak amacıyla geliştirilmiştir. Daha sonra eyleyici doyumu olayı, DME kısıtları şeklinde denetleyici tasarımına eklenmiştir. Öne sürülen yöntem doyumlu eyleyicinin matematiksel ifadesini doğrusal geri-beslemeler ile oluşturulan bir dışbükey kabuk ile ifade etmek ve bu ifade üzerinden H sonsuz denetleyici için DME şeklinde kısıtlamalar barındıran bir en iyileştirme problemi içermektedir. Ayrıca, H sonsuz kararlı kılma koşulları normu sınırlı parametre belirsizlikliklerinin iyi bilinen sınırlama tekniği yapısı kullanılmasıyla kolaylıkla genişletilebilir. Bu çalışmada, yapısal sistemin rijitlik ve sönüm sabitlerinin normu sınırlı olarak zamanla değişen belirsizlik yapısında olduğu kabul edilmiştir. Tasarlanan denetleyicilerin yeterli kararlılık koşulları gecikmeye-bağlı doğrusal olmayan matris eşitsizlikleri şeklinde elde edilmiştir. Gecikmeye-bağlı koşullardan kaynaklanan doğrusal olmayan matris eşitsizlikleri problemini gidermek amacıyla uygun çözüm kümesinin bulunmasında konik tamamlayıcı doğrusallaştırma metodu kullanılmıştır. Önerilen bu metodla, alt en iyi denetleyici kazancı, gecikme zamanının erişilebilir üst sınırı ve en küçük bozucu bastırma seviyesi bir dışbükey en iyileştirme tekniği kullanılarak eş zamanlı olarak elde edilir.Doğrusal matris eşitsizlikleri zaman gecikmeli sistemler için uygun denetleyicinin bulunmasında sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak, ürettikleri çözümlerin tutucu olması beklenilmektedir. Doğrusal matris eşitsizliği yaklaşımının gevşetmelerinin genellikle sıkı olduğu bilinmektedir. Bununla birlikte, bu tezde çok amaçlı denetim probleminin, yapısal sistemlerin aktif titreşim kontrolüne uygulanması incelenmiştir. Bu çok amaçlı denetleyici tasarımında, eyleyici gecikmesi, eyleyici doyumu, parametre belirsizliği ve en küçük bozucu bastırma seviyesi arasında kabul edilebilir bir ödünleşme ya da başka bir deyişle bu etkiler arasında bir en iyi nokta araştırılması yapılmaktadır. Bu ödünleşmeler tasarlanan denetleyicilerin tutuculuğunu arttırmaktadır. Bu problemi gidermek için önerilen kararlılık ve kararlı kılma koşullarının gevşetilmesinde Newton-Leibnitz kuralı ile ilişkili olan çeşitli serbest gevşetme değişkenleri yaklaşımı kullanılmıştır. Bununla birlikte, zamanla değişen eyleyici gecikmeli tip denetleyici tasarımlarında kullanılan serbest gevşetme matrisleri eyleyici gecikme zamanı ve parametre belirsizliği oranlarının üst sınırları üzerindeki kısıtlamaların azaltılmasına imkan vermektedir. Buna ek olarak, ilave karar değişkenleri ile daha fazla gevşetme sağlanmasını mümkün kılan tam kareye tamamlama metodu kullanılmıştır. Bu tezin başlıca amacı, en iyi performansı sağlayan eyleyici doyumu limitine bağlı olarak daha az tutucu, pratikte uygulanabilir gecikmeye-bağlı durum geri-beslemeli H sonsuz denetleyici elde etmek için basit kolayca gerçeklenebilir bir sentez metodu ortaya koymaktır.Sonuç olarak, önerilen denetleyicilerin etkinliği sismik zorlanma altındaki çok serbestlik dereceli belirsizlik içeren yapısal sistemlerin cevaplarının verildiği benzetim çalışmalarıyla gösterilmiştir. 1940 El-Centro, 1994 Northridge, 1995 Kobe ve 1999 Kocaeli depremlerinin gerçek datalarının kullanılmasıyla elde edilen benzetim çalışması sonuçları ile, tasarlanan zamanla değişen eyleyici gecikmeli denetleyicinin yapısal sistem katlarının titreşim genliklerinin azaltılmasında son derece başarılı olduğu görülmüştür. Belirlenen eyleyici doyumu kısıtlarında denetim sisteminin maksimum gecikme zamanı ve parametre belirsizliği sınırlarındaki kararlılığının garanti altına alındığı ortaya konulmuştur.Anahtar Kelimeler: H sonsuz Denetim, Eyleyici Gecikmesi, Eyleyici Doyumu, Norm Sınırlı Parametre Belirsizliği, Doğrusal Matris Eşitsizlikleri, Konik Tamamlayıcı Algoritması, Aktif Titreşim Kontrolü, Yapısal Sistem. In the last two decades, Linear Matrix Inequalities (LMIs) based robust control problems have been studied effectively in many fields of control engineering. Active vibration control of seismic excited structures is one of the main topics in these research works and still remains attractive for new control design schemes. Theoretical and experimental results show that active control methods can reduce the maximum response of building structure against dynamic excitations succesfully. However, one important issue of active structural control is the existence of time delay phenomenon. In active control process, unavoidable time-delay may appear especially in control channel which mainly results from on-line data acquisition from long distance sensors at different location of the structure, computing the control forces, transmitting data and signals to actuator and applying control forces to the structure. Due to time-delay in control input, unsynchronized control forces are applied to the structure and this may cause some amount of degradation in control efficiency or even instability of system. Apart from actuator delay, one of the main sources of instability is the actuator saturation phenomenon for the active vibration control problem of structural systems. Due to the stochastic nature of seismic and wind loadings, it is conceivable that the required control force may exceed the capacity of the actuator in active vibration control of structural systems application, resulting in actuator saturation. Actuator saturation may cause serious deterioration in the performance of the closed-loop system, besides may lead to instability. Another important issue of the active vibration control problem is the existence of parameter uncertainties in the model of structural system. Due to the modelling errors, variation in material properties, and changing disturbance excitations such as strong winds and earthquakes, the description of structural systems inevitably contains uncertainties of different natures and levels. Since, these uncertainties can affect both the stability and performance of control systems, robust control methods are offered for the active control applications of structural systems. Actuator delay, actuator saturation and parameter uncertainty problems are the most critical aspects of vibration control system, since they can affect both the performance and stability of the control systems. In order to overcome these problems in active vibration control applications, robust delay-dependent controller design under consideration of actuator saturation may be preferedIn this Phd Thesis, the design of state feedback robust delay-dependent H infinity controllers for vibration attenuation problem of a seismic excited structures having fixed and time varying actuator delay, L2 disturbances, time varying parameter uncertainties and actuator saturation are presented. First, delay-dependent stability criteria are derived by choosing a Lyapunov-Krasovskii functional candidate based on matrix inequalities, in order to obtain H infinity controllers for systems with actuators having fixed and time-varying delays. Then actuator saturation phenomenon is added to the controller design by the use of LMIs constraints. In the presented method, saturating actuator is expressed analytically with a convex hull of linear feedbacks and it is pursued from this expression for H infinity control, then optimization problem having LMI type restrictions is formulated accordingly. Moreover, for the case of existence of norm bounded uncertainties, H infinity stabilization criteria are easily extended by employing a well-known bounding technique where time-varying parameter uncertainties are assumed to be exist in variatons of structural stiffness and damping coefficents. The sufficient conditions for designing such controllers are obtained in terms of delay-dependent bilinear matrix inequalities (BMIs). In order to overcome the problems associated with the nonconvex nature of BMIs involved in the delay-dependent conditions, a cone complementary linearization method is used to find a feasible solution set. Using proposed method, a suboptimal controller with maximum allowable delay bound, uncertainty bound and minimum allowable disturbance attenuation level under actuator saturation constraints can be easily obtained through a convex optimization technique.Linear Matrix Inequalities are genarally used to find adequate controller for time delay systems. However, their solutions are expected to be conservative. It is well known that the provided solutions are mostly tight. Additionally, in this thesis we investigate implementations of multi-objective control problem to active vibration control of structural systems. In this multiobjective control design, we seek acceptable tradeoff between actuator delay, actuator saturation, parameter uncertainties and minimum disturbance attenuation level or try to find an optimum relation between them. It is observed that this tradeoff increases the conservatism of the designed controllers. To overcome these problems, we introduce several free slack variables in relation with the Newton-Leibnitz formula to provide some kind of relaxation for the proposed stability and stabilization criteria and this free slack matrices allow us to abrogate the restriction on the upper bound of rate delay and parameter uncertainty for the time varying actuator delay type controller design. In addition to this, we have also employed the method of completing to squares, which enables to provide further relaxation with some additional decision variables. Main purpose of this thesis is to introduce a simple, easily realizable synthesis method to obtain less-conservative, practically applicable robust delay-dependent state feedback controller which provides best performance while taking the actuator saturation limits into account.Finally, the effectiveness of the proposed controller are illustrated through simulations of the responses of multi-degrees-of freedom uncertain structural systems under seismic excitations. Simulation results obtained by using real datas of 1940 El-Centro, 1994 Northridge, 1995 Kobe and 1999 Kocaeli earthquakes show that, in spite of the actuator saturation, the design controller having time varying actuator delay is all effective in reducing vibration amplituted of storeys and guarentees stability at maximum actuator delay and parameter uncertainty bounds under actuator saturation constraints.Keywords: H infinity Control, Actuator Delay, Actuator Saturation, Norm Bounded Uncertainty, Linear Matrix Inequalities, Cone Complementary Algorithm, Active Vibration Control, Structural System. 215

Bu çalışmada; üretim alanlarında oluşan gürültü araştırılmıştır. Bu gürültünün; üretim alanında bulunan insanlar üzerindeki etkilerinden, sınır değerlerinden ve gürültüyü önlemek için literatürdeki bilgilerden yararlanılmıştır.Çalışmanın yapıldığı Arçelik Pişirici Cihazlar İşletmesi gürültü faktörü açısından incelenmiş, gürültü kaynakları belirlenmiş ve gürültüden korunmak için çeşitli uygulamalar yapılmıştır. Deneysel çalışmada; 1250 ton Rowetta marka bir pres bu çalışma sonunda kazanılan bilgi ve tecrübelerden faydalanılarak kurulmuş ve gürültü seviyeleri incelenmiştir. Ayrıca, presin kurulabileceği alternatif alanlar arasından seçim yapılırken yine gürültü faktörü düşünülmüştür.Detaylı tasarımların gerçeğe dönüşmesi sonucu kurulan yeni pres ile aynı kapasite ve teknik özelliklere sahip başka bir presin gürültü seviyeleri karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucu gürültü seviyesi 4,6 dBA daha düşük olduğu belirlenmiş ve bu şekilde işletmenin hizmetine sunulmuştur.Son bölümde çalışmaya farklı bir açıdan bakmak için nihai ürünler incelenmiş gürültü seviyeleri belirlenmiştir.96450 modeli için gürültü seviyesini düşürmek amacı ile çeşitli çalışmalar yapılmıştır The noise occuring in production plants is reviewed in this study. The limit values of noice, its effects on the people working in the area and precautions are reviewed. Documents in the literature are used as a source.Arçelik Cooking Machines Plant, where the study is done, is reviewed by means of noice factor. Noice sources are determined and some applications are done to prevent it. In this experimental study; 1250 tones press, branded as Rowetta is settled with the information and experiences, which are gained in this study and noice levels are examined. Also noice factor is taken into consideration when choosing the settlement place between alternative places.As per the fulfilment of all designs and literature researches, press with noice level which is decreased by 4,6 dBA, compared to similar presses with same properties, is presented to usage of the plant.At the last chapter, noice studies made for last products are reviewed to have a different point of view on the study. Different studies are made to decrease the noice level of for style 96450 . 107

Bu çalışmada İstanbul Ulaşım Sanayi ve Ticaret A. Ş.'ye ait raylı taşıtların aks milleri incelenmiştir.Raylı taşıtın titreşim analizini gerçekleştirmek amacıyla 6-serbestlik dereceli yarım raylı taşıt ve 16-serbestlik dereceli boji modelleri oluşturulmuş ve diferansiyel denklemleri çıkartılmıştır. MATLAB-Simulink programının kullanıldığı frekansa bağlı simülasyonlarda aks miline ait titreşimler incelenmiştir.Tekerlek setinin modal analizi deneysel olarak geçeklştirilmiştir. Tekerlek setine uygulanan çekiç testi sonucunda elde edilen frekans cevapları incelenerek tekerlek setine ait kritik hızlar belirlenmiştir. ABB aracına ait olan ve deneysel modal analizi yapılan tekerlek setinin sonlu elemanlar modeli oluşturulmuş ve NASTRAN programı ile modal analizi bilgisayar ortamında gerçekleştirilmiştir. Yapılan çekiç testlerinin sonuçları, aks milinin sonlu elemanlar analizi ile birlikte değerlendirilmiştir.Gerçek hatda seyreden araç üzerinden, aracın bojisine ve aks miline ait titreşim ölçümleri farklı hız değerleri (30 km/saat, 40 km/saat ve 50 km/saat) için gerçekleştirilerek, yerdeğişimleri ve ivmeleri, zaman ve frekans cevapları incelenmiştir.İstanbul Ulaşım Sanayi ve Ticaret A. Ş.'ye ait raylı taşıtların aks millerinde meydana gelen kırılmalar incelenmiştir. Firmadan alınan kırılma değerleri laboratuar ortamında çalışmış gibi düşünülerek, deneyler sonucunda kırılmalara kadar geçen [km] değerleri ömür olup, yalnız tramvay (TR) çalışma durumunda ve tramvay-hafif metro (TR-LRT) müşterek çalışma durumları ayrı ayrı incelenmiş ve logaritmik ömür denklemleri elde edilmiştir.Yapılan çalışmalarda metro/tramvay vagonlarının tam, orta ve düşük yükleme şartlarının yanısıra vagonlara virajlarda etkiyen ilave gerilme süreleri de göz önüne alınarak birikimli hasar teorilerinden Palmgren-Miner teoremi yardımıyla eşdeğer gerilmeler hesaplanmıştır. Elde edilen gerilme değerlerine maruz kalması durumunda aks milinin yaşayacağı ömür değerleri %10, %50 ve %90 güvenirlikli olarak ifade edilmiştir.Titreşimin ömür üzerindeki olumsuz etkisi üzerinde durularak aks milinde meydana gelen titreşim kaynaklı ilave eğilme gerilmeleri de hesaplara dahil edilmiştir. Aks millerinin ömürleri [yük tekrarı] cinsinden olmak üzere, %90 güvenirlikli olarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar İstanbul Ulaşım Sanayi ve Ticaret A. Ş. tarafından verilen değerlerle mukayese edilmiş ve titreşimin dahil edilmesiyle ortaya konan ömür değerlerinin gerçek ömür değerlerine yakınlığı hata payları ile sunulmuştur. In this study, failures in axles of rail vehicles of Istanbul Transportation Co. have been investigated.A half rail vehicle model with 6 DOF and a bogie model with 16 DOF have been considered to analyze the vibrations of rail vehicles. The vibrations of axles of rail vehicles are examined through simulations in frequency domain using MATLAB-Simulink program.Modal analysis of the wheel set which belongs to an ABB rail vehicle has been performed experimentally. The critical frequencies of the wheel set have been determined by the examination of the frequency response which is obtained by impact test. Later, its modal analysis is conducted by using NASTRAN program. Then the experimental and simulation results are evaluated and compared with each other.The vibration measurements at different speeds (30 km/hour, 40 km/hour and 50 km/hour) have been made on the bogie and axle of the running rail vehicle to determine displacement, acceleration, time, and frequency response.Fractures of axles of rail vehicles of Istanbul Transportation Co. have also been examined. The logarithmic life equations for the cases where (i) only tramway is in operation (ii) both tramway and light metro are in operation have been obtained with the fracture data taken from Istanbul Transportation Co. assuming that the vehicles run under the idealized conditions.Besides full, medium and low loading situations of metro/tramway wagons durations of additional stresses which are effective in curved rail roads are considered and equivalent stresses have been calculated by using Palmgren-Miner?s theorem as a cumulative failure theorem. The life of the axle exposed to the calculated equivalent stresses has been expressed with 10%, 50% and 90% reliability.In addition to the equivalent stresses explained above, negative effects of vibrations on life of the axle have been pointed out and additional vibration induced bending stresses have been included in the calculations. Then, life of the axles (as load cycle) has been calculated with 90% reliability. Finally, the results obtained are compared to the data reported by Istanbul Transportation Co. The differences between the calculated life with inclusion of the effect of vibrations and the real values are presented in the form of error percentages. 202

Bir metropol şehri olan İstanbul'un en önemli problemlerinden biri, trafik sorunu olarak bilinmektedir. Şehirdeki raylı sistem hatlarının ve bu hatların yolcular tarafından kullanımının arttırılması, trafik sorununun en büyük çözüm yollarından biri olup, kullanıcılarına hızlı, emniyetli ve konforlu bir ulaşım sunmaktadır. Bu nedenle, raylı ulaşıma verilen önem artmakta ve bunun sonucu olarak şehirdeki raylı sistem hatlarında hızlı bir artış görülmektedir. Şehir içindeki raylı ulaşımın artması birçok faydalarıyla birlikte raylı sisteme özgü problemleri de beraberinde getirmektedir. Raylı ulaşımda gerek yolcu konforu açısından, gerekse çevreye olan etkileri açısından göz önüne alınması gereken en önemli problemlerden biri titreşimlerdir.Raylı ulaşımda yolcuların güvenliği ve konforu için yüksek standartlarda hizmet verilmesi gerekmektedir. Bunun sağlanabilmesi açısından, raylı sistemlerdeki titreşim problemleri ve bu titreşimlerin kontrolüne yönelik çalışmalara ve bunun sonucu elde edilecek verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaca yönelik gerçekleştirilecek olan bu çalışmada, İstanbul sınırları içerisinde, şehir içi ulaşımda kullanımda olan bir raylı sistem aracı model olarak ele alınmış ve titreşimlerin analizi açısından fiziksel modeli ve diferansiyel denklemleri çıkartılmıştır. Sonra, sistemin bilgisayar yardımıyla simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Simülasyonda, modellenen araca ait gerçek parametreler kullanılmıştır. MATLAB-Simulink programının kullanıldığı simülasyonda, farklı yol ve araç alternatifleri için titreşim analizlerinin gerçekleştirilmesine imkan sağlayacak bir sistematik de oluşturulmuştur. Zamana ve frekansa bağlı olarak yapılan simülasyonların sonucu elde edilen titreşimlerin yer değişim ve ivmelerinin, minimuma indirilmesi için Bulanık Mantıklı Kontrolör tasarımı ile aktif kontrolü simülasyon ortamında gerçekleştirilmiştir. As a metropolis, one of the most significant problems of Istanbul is known to be traffic problem. Increasing of rail system lines in the city and their employment by passengers is one of the considerable solutions to this problem, offering fast, reliable and comfortable transportation to users. For this reason, the importance placed on rail transportation in Istanbul increases, and accordingly, the rail system lines increase in the city. The increasing rail transportation in the city brings specific problems along with its advantages. Vibration is an important issue in rail transportation both from the point of passenger comfort or environmental impact.High standard service should be provided in rail transportation for passenger safety and comfort. For that purpose, the vibration problems in rail systems and control of such vibrations as well as the data obtained thereafter is required. In this study aimed at this need, a rail system vehicle under use in the Istanbul traffic has been studied and a physical model and differential equation has been created for analyzing vibrations. Later, a computer simulation has been carried out. In the simulation, real parameters for the modeled vehicle were employed. In the simulation using MATLAB-Simulink Software, a systematic that allows different road and vehicle alternatives has also been formed. In an effort to minimize displacement and acceleration of the vibrations obtained in the end of simulations based on time and frequency domain, Fuzzy Logic Controller has been used for actively controlling of vibrations in the simulation environment. 145

17 Ağustos 1999 tarihinde Kocaeli'de meydana gelen depremin binalarda sebep olduğu hasar,binalarda depreme karşı titreşim kontrolünü bir kez daha gündeme getirmiştir. Yapılardakititreşimler; yerdeğiştirmelere, gerilmelere ve pek çok önemli hasara neden olabilir. Yakıngeçmişte yapısal titreşim kontrolü üzerine bir takım çalışmalar yapılmış ve pratikuygulamaları gerçekleştirilmiştir. Sismik koruma sistemleri genel olarak Aktif KorumaSistemleri ve Pasif Koruma Sistemleri olmak üzere iki kısımdan ibarettir.Bu çalışmada, depreme karşı çok serbestlik dereceli bir yapının aktif kontrolü için, BulanıkMantık Kontrolcü ve PID Kontrolcü tasarımı yapılmıştır. Yıllar boyu PID kontrolcüler basityapıları ve dizayn kolaylığı ile endüstride en çok kullanılan kontrolcü yapıları olmuştur.Ancak, klasik PID kontrolcüler doğrusal olmayan sistemler için fazla uygun değildir. Bulanıkyapılı kontrolörler bu eksikliği gidermeye adaydır. Bulanık mantık 1965 yılında Zadehtarafından tanımlandıktan sonra pek çok alanda uygulamaları gerçekleşmiştir. Kontroluygulamalarında, özellikle matematiksel olarak tanımlanması zor olan sistemleri dilselterimlerle kolayca tanımlama imkanı sunduğundan dolayı kendine önemli bir yer bulmuştur.Bulanık mantık yaklaşımının avantajı, sağlamlığı ve doğrusal olmayan sistemlerdekibaşarımıdır. Bu çalışmada simüle edilen sistem 15 serbestlik derecesine sahiptir. Yapısalsistem, 17 Ağustos 1999 yılında meydana gelen ve 20.000'den fazla insanın ölümüne nedenolan yıkıcı Kocaeli depreminin (Mw=7.4) yer hareketine karşı simüle edilmiştir. Çalışmadaaktif izolatör olarak bir lineer motor kullanılmıştır. Çalışmanın sonunda, katyerdeğiştirmelerinin ve ivmelerinin zaman cevapları ile katların frekans cevapları, hemkontrolcülü hem de kontrolcüsüz olarak sunulmuş ve sonuçlar tartışılmıştır. Tasarlananbulanık mantık kontrolcü, PID kontrolcüye göre daha iyi aktif kontrol performansıgöstermiştir. Rezonans değerlerindeki gelişme ve titreşim genliklerindeki azalma bu sonucudesteklemektedir.Anahtar Kelimeler: Deprem kaynaklı titreşim, çok serbestlik dereceli yapı, sismik izolasyon,PID kontrol, bulanık mantık kontrol. The damage on buildings caused by the earthquake on August 17th, 1999 at Kocaeli has madevibration control of buildings against earthquakes popular again. Vibration in structures caninduce added displacement, stress and many results in significant damage. A number ofstudies on structural vibration control have recently been done and practical applications havebeen realized. Seismic protective systems, in general, consist of two categories, namelyPassive Control Systems and Active Control Systems.In this study, a fuzzy logic based controller and PID controller are designed for an activecontrol device considering a multi-degree-of-freedom structure against earthquakes. PIDcontrollers are most widely used in industry for years, due to their simple structure and easyof design. However classic PID controllers are not well suited to nonlinear systems. Fuzzytype controllers are candidates to be used in this area. After fuzzy logic was defined by Zadehin 1965, it has been applied for many areas. It finds an important place in control applicationssince it gives the opportunity of describing the systems especially, which are difficult todescribe mathematically, linguistically. The advantage of this approach is its robustness andability to handle non-lineer behavior of the system. The simulated system has fifteen degreesof freedom. Structural system was simulated against the ground motion of the destructiveKocaeli earthquake (Mw=7.4), which resulted in more than 20.000 deaths in Turkey on 17August, 1999. In this study a lineer motor is used as the active isolator. At the end of thestudy, the time history of the storey displacements, accelerations and frequency response ofboth the uncontrolled and controlled analytical structures are presented and the results arediscussed. It was shown that a designed fuzzy logic controller brought better active controlperformance than a PID controller. The improvement in resonance values and decrease invibration amplitudes support this result.Keywords: Earthquake induced vibration, multi-degree-of-freedom structure, seismicisolation, PID control, fuzzy logic control. 140

ÖZET Taşıt titreşimlerinin araştırılması, taşıt tasarımında, gün geçtikçe önemi artan bir konu olmuştur. Artan hız ve konfor gereksinimleri bunu zorunlu kılmaktadır. Taşıt titreşimlerinin matematik modeller üzerinden gidilerek teorik olarak çözümlenmesi ise bilgisayar teknolojisine paralel bir biçimde gelişimini sürdürmektedir. Bu çalışmada, 7. Bakım Merkezi Komutanlığı, Tuzla Fabrikası' nda imal edilen 4x4 Tayfun MK-19 Bomba atar Silah Aracının dinamik davranışı ele alınmıştır. Jipin silah platformsuz hali 7SD taşıt modeli olarak, silah platformlu hali ise 9SD olarak modellenmiştir. Modellerin oluşturulmasında Lagrange denklemleri kullanılmış olup, denklemler Durum-Uzay (state- space) şeklinde verilmiştir. Analizler, bilgisayar ortamında, Mathwoks firmasının Matlab® ve Simulink® yazılımları yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Yedi serbestlik dereceli (tam) taşıt modelinin simülasyonu sonucunda iyi cevaplar elde edilmiştir. Fakat jipin mevcut halinin modeli olan dokuz serbestlik dereceli modelde sistem davranışının bozulduğu görülmüştür. Bu sebeple, platform altına bir sönümleyici yerleştirilmesi önerilmiş ve bu yeni duruma uyan bir model de analize katılmıştır. Son olarak, silah atış yaparken kupalada ve araç durur vaziyette ve seyir halinde iken şaside meydana gelen gerilmeler, sonlu elemanlar metodu kullanılarak araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Dinamik analiz, taşıt titreşimleri, tam taşıt modeli, durum-uzayı, sonlu elemanlar metodu xııı ABSTRACT Researching of vehicle vibrations in vehicle design has become an important subject recently. Growing requests of speed and comfort make it a must. Analyzing vehicle vibrations via mathematical models has been improving consequently with the computer technologies. In this work, the dynamic response of the 4WD Tayfun MK-19 automatic grenade gun vehicle which is produced by 7. Bakım Merkezi Komutanlığı, Tuzla Plant, was searched. The state of the jeep not being equipped with a gun platform was modeled via the full vehicle model. The gun platform equipped jeep was modeled in nine degrees of freedom. During model settling process, Lagrange equations were used. The equations were presented in State-Space form. Analysis was made in computer environment by using Matlab® and Simulink® software which are belonging to Matworks co. The simulation of the full vehicle model resulted good responses. But, the nine degrees of freedom jeep model resulted dissatisfying responses. For this reason, placing a damping component under the platform was suggested. And a model suits to that situation was included in the analysis. Finally, the stresses on the cup due to firing gun and the stresses on the chassis consist of still body of the vehicle and the cruising body of the vehicle were analyzed separately via finite elements method. Keywords: Dynamic analysis, vehicle vibrations, full vehicle model, state-space, finite elements method xiv 115

ÖZET Taşıt titreşimleri, taşıtlarda hız, konfor ve ömrü etkilediğinden istenilmeyen fiziksel olaylardır. Bu tez çalışmasında, titreşimlerin 4x2 ve 4x4 olarak üretilen askeri jipteki yolcular ve jip üzerindeki etkileri incelenmiştir. Askeri jipin modellenmesi aşamasında üç farklı aşama uygulanmıştır. Temel olması açısından öncelikle üç serbestlik dereceli çeyrek jip modeli, sonra sırasıyla yedi ve dokuz serbestlik dereceli tam jip modelleri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu modellere, PID kontrol yöntemi uygulanarak titreşimlerin azaltılmasına ve seyir konforunun arttırılmasına çalışılmıştır. Titreşim analizinin yapılmasında jip gövdesinin, akslarının, sürücü ve yolcu koltuklarının kütleleri, gövde atalet momentleri, süspansiyon elemanlarının özellikleri, lastik tekerlekler, yol fonksiyonu ve jipin hızı gibi faktörler dikkate alınmıştır. Matematiksel modellerin simülasyonlar bilgisayar yardımıyla, Matlab 6.5 paket programı ve Simulink modülü kullanılarak yapılmıştır. Simülasyonlar, yedi ve dokuz serbestlik dereceli modeller için yüksüz, yüklü ve aşın yüklü durumlarda jipin engele düz ve çapraz girmesi durumları için gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Seyir konforunun arttırılması ile ilgili çalışmalara geçilmeden önce, günümüzde kullanılan taşıt süspansiyonları ile ilgili genel bilgiler verilmiştir. Aktif süspansiyonun özellikleri anlatılmıştır. PID kontrol yönteminden kısaca bahsedildikten sonra jipin modellenmesi ve sonuçların irdelenmesine geçilmiştir. Anahtar kelimeler: Süspansiyon sistemleri, aktif süspansiyon, taşıt titreşimleri, PID kontrol xı Xll ABSTRACT Vehice vibrations causes affects on vehicle speed, comfort and vehicle life. By means of this vehicle vibrations are undesirable. Here effects of these vehicle vibrations on passengers and on the vehicle in a 4x2 and 4x4 wheel manufactured military jeep has been inspected. Three different steps has been applied for the modeling of the jeep. Firstly a basic three degree of freedom quarter jeep model then a seven and a nine degree of full jeep model has been constructed. PID control method has been applied to these models and jeep vibrations have been tried to reduce in order to increase driving comfort. For analysing the vibrations masses of jeep chassis, axles, passenger and driver seat, chassis inertia moments, the specification of suspension elements, rubber wheels, road function and speed of jeep were considered. Mathematical models have been simulated using Matlab 6.5 and Simulink module. Simulations for the seven and nine degree of freedom models have been made for unloaded, loaded and over loaded models while going on to step straight and one wheel after another and the results have been inspected. Before getting into the studies about increasing driving comfort. A brief information about the suspension systems used on vehicles nowadays has been given. Characteristics of active suspensions have been mentioned. After giving a brief explanation about PID control method, jeep models have been constructed and the results have been inspected. Keywords: Suspension systems, active suspension, vehicle vibrations, PID control Xll 128

ÖZET Birçok endüstriyel makinanın problemi gibi, taşıtların problemi de titreşimlerdir. Titreşimler, taşıtlarda hız, konfor ve ömür özelliklerinde istenilmeyen durumlara sebep olurlar. Bundan dolayı, taşıtlarda titreşim genliklerinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bunu sağlayacak en iyi yöntemde, süspansiyon sistemleridir. Bu çalışmada, taşıt süspansiyon sistemlerinin PID kontrol algoritması ile aktif titreşim kontrolü incelendi. PID kontrol yapılırken taşıtların ve yolcuların sorunlarından biri olan konfor üzerinde duruldu. Sağlıklı bir şekilde konforun sağlaması için gerçek taşıtın yapacağı tüm hareketleri yapabilecek bir model oluşturuldu. Burada taşıt modeli, sekiz serbestlik dereceli, dokuz serbestlik dereceli ve on serbestlik dereceli model olarak analiz edildi. Literatür araştırmasında, bu şekilde üç boyutlu olarak tasarlanmış dokuz ve on serbestlik dereceli taşıt modeline rastlanmamış olup, bu tez bu konuda yapılan ilk çalışmadır. Seyir konforunun sağlanması için gerekli çalışmaları gerçekleştirmeden önce, günümüzde kullanılan taşıt süspansiyonları (pasif, yarı aktif ve aktif) ile ilgili genel bilgiler verildi. Aktif süspansiyonun özellikleri anlatıldı. PID kontrol yöntemi hakkında genel bir açıklama yapıldı. Tüm taşıt modellerinin hareket denklemleri çıkartıldı. Oluşturulan formülasyonlarda, taşıtın, aksların, yolcu koltuklarının ve yolcuların kütleleri, kütlesel atalet momentleri, süspansiyon elemanlarının ve tekerleklerin özellikleri, yol fonksiyonu ve taşıtın hızı dikkate alındı. Son bölümlerde ise sekiz serbestlik dereceli sürücü koltuğu ilaveli, dokuz serbestlik dereceli sürücü koltuğu ile yolcu koltuğu ilaveli ve on serbestlik dereceli sürücü koltuğu ile iki adet yolcu koltukları ilaveli taşıt modellerine PID kontrol yöntemi uygulandı ve sonuçlar irdelendi. Anahtar kelimeler: Aktif süspansiyon, taşıt titreşimleri, PID kontrol. xı ABSTRACT As it is the case with much industrial machinery, vibration is the main problem with vehicles. Vibration effect the comfort conditions destructively and on the other hand the adverse effect on the stability makes it harder for the driver to control the car at high speeds. For these reasons the amplitude of vibration should be at a minimum. In order to accomplish that goal the best system to work on is the suspension system. In this study, PID control algorithm is applied for the control of vehicle suspension systems. While generating a PID control system, one of the parameters taken into account was the comfort condition of the passengers. In order to achieve this, a mathematical model, which can simulate all the possible vibrations of the vehicle, is generated. Models having eight, nine and ten degrees of freedom are analyzed. In the search of a similar study, no model having nine or ten degrees of freedom were found, therefore this study is the first one to analyze the mathematical models with higher degrees of freedom. Before inspecting the comfort parameters during driving conditions a general knowledge about passive, semi-active and active suspension control systems is given. The general characteristic of active control system is introduced, then, a general knowledge about the PID control algorithm is given. Movement formulations of former vehicle models were acquired. In the obtained formulas, factors such as the mass of the chassis, driver and passengers, seats of driver and passengers and axles of the vehicles, inertia moments, the specifications of the suspension elements and wheels, road functions and the speed of vehicles were considered. In the other sections, PID control method has been applied to models that are eight degree-of- freedom added driver's seat, nine degree-of-freedom added driver's seat and a passenger's seat and ten degree-of-freedom added driver's seat and two passenger's seat. Then, the results were examined. Keywords: Active suspension, vehicle vibrations, PID control. xn 102

ÖZET Taşıtlarda meydana gelen titreşimler sürüş konforunu etkilemekte, aynı zamanda aracın ömrünü kısaltmakta ve taşıtın kontrolünü de zorlaştırmaktadır. Bu nedenle araçta meydana gelecek titreşimler izole edilmelidir. Bu çalışmada, sürüş konforunun en İyi durumda olabilmesi için iki, dört ve beş serbestlik dereceli sistemlerin titreşim analizleri, bir bilgisayar programı olan Simulink yardımıyla yapılmıştır. Bu incelemede, yol pürüzlülüğü basamak fonksiyon olarak tanımlanmış ve her bir taşıt modeli için hareket denklemleri Lagrange metodu kullanılarak oluşturulmuştur. Problemin çözümüne girmeden önce, giriş bölümünde taşıt süspansiyonları ile ilgili genel bilgiler verilmiştir. Bunlar; titreşim tekniği, günümüzde araçlarda kullanılan taşıt süspansiyon sistemleri (pasif, yan-aktif, aktif), süspansiyon sistemlerinde kullanılan yay ve amortisörlerle ilgili bilgilerdir. Daha sonraki bölümlerde Simulink ve otomatik kontrol sistemleri incelenmiştir. Son bölümde ise iki, dört ve beş serbestlik dereceli taşıt modeline P, PI, PD ve PID kontrol yöntemleri uygulanarak, zaman ve frekans cevaplan incelenmiştir. Ayrıca, kontrol yöntemleri karşılaştırılarak hangisinin performansının daha iyi olduğu araştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Taşıt, titreşim, analiz, modelleme, kontrol. xıı ABSTRACT Vehicle vibration have an effect on ride comfort and at the same time they reduce vehicle life and also affect the vehicle control. Therefore; the vehicle body should be isolated from the vibrations. In this study, the vibration analyses of two, four and five degree of freedom vehicle models are performed by using a computer program named Simulink to obtain high level of ride comfort. In this procedure, road roughness is taken into account as a step function. Then differantial equations for each at vehicle model are obtained by Lagrange method. Information that may give some general ideas regarding the suspensions of the vehicles is given in the introductory section of the thesis, before the problem is solved. These are the technique of the vibrations; the vehicle suspension systems that are used in the carriages of our day (passive, semi-active, active) spring and shock absorbers used in the suspension systems. Then we give information about Simulink and automatic control systems. In the last section, P, PI, PD and PID control methods have been applied to vehicle models they had two, four and five degree of freedoms and the results were examined. In addition, the results of the control methods were studied wich has the best performance has been decided. Keywords: Vehicle, vibration, analyse, modeling, control. Xlll 126

ÖZET Bu çalışmanın amacı, bir dişli çiftinin bilgisayarda modellenmesi ve titreşimlerinin incelenerek, bu titreşimlerin kontrol edilmesidir. Bu amaçla, modelleme ve kontrol aşamalarında Matlab Simulink programı kullanılmıştır. Temel çalışma olarak iki serbestlik dereceli kütle yay sistemi örnek alınarak, bu sistemin hareket denklemleri kullanılarak bir model oluşturulmuş ve bu sistemin titreşim analizi yapılmıştır. Daha sonra bu sistemin titreşimlerinin kontrol edilebilmesi için, hazırlanan model geliştirilerek, sisteme PID kontrolü uygulanmıştır. İstenen sonuçlar elde edildiğinden dişli sisteminin modellenmesine geçilmiştir. Bu hazırlık çalışmasından sonra ilk aşama olarak, basit bir dişli çifti için hareket denklemleri çıkartılmıştır. Bu denklemler yardımıyla bilgisayarda Simulink programı kullanılarak bir model oluşturulmuştur. Dişli çifti için gerekli parametreler belirlenmiş ve dişlilerin çalışma durumunda yaptıkları titreşim hareketi incelenmiştir. ikinci aşamada, basit dişli çiftine, dişlilerle beraber çalışan miller eklenerek, sistem geliştirilmiştir. Bu yeni duruma uygun hareket denklemleri çıkartılarak, sistem tekrar modellenmiştir. Millerin burulma yay katsayısı ve sönüm katsayısı da parametrelere eklenerek sistemin titreşim analizi yapılmıştır. Üçüncü aşamada, millerin yataklanması yapılarak ikici aşamada oluşturulan model daha da geliştirilmiş, bu yeni duruma göre belirlenen hareket denklemleri ve parametrelerle sistem bir kez daha çalıştırılmış ve sistemin titreşim değerlerindeki değişmeler gözlenmiştir. Son aşamada, üçüncü aşamada hazırlanan model, tüm sistemi hareket ettirecek bir motora ve dişli sisteminin hareketi ileteceği bir makineye bağlanmasıyla daha da geliştirilerek son halini almıştır. Bu modelde diğerlerinden farklı olarak, titreşim analizi yapıldıktan sonra sisteme bağlı olan motora, titreşimlerin kontrol edilmesi amacıyla, PID kontrolcü kullanılarak moment kontrolü uygulanmıştır. Sonuç olarak, bu çalışma bir dişli çiftinin farklı çalışma durumlarında yaptığı titreşimlerin incelenmesidir. Her aşama için hazırlanan modeller, elde edilen denklemler ve belirlenen parametrelerle elde edilen titreşim değerleri ve kontrolü çalışma içerisinde sunulmuştur. Anahtar kelimeler: Dişli, düz dişli çifti, modelleme, titreşim, analiz, kontrol. ıx ABSTRACT The main purpose of this study is, modelling a spur gear pair, studying the vibrations and controlling them with an appropriate control method. For this purpose Simulink is used in modelling and control stages. As a pre-study, a two degree of freedom model which includes a mass and a spring is used as an example, a model is prepared with the use of this sysytems equations of motion and vibration analysis for the system is done. As the next step, to control the vibrations of this system, PID control is used and since the results were satisfactory, we started modelling the gear pair. After the pre-study, the first step was, getting the equations of motion for a simple gear pair. A new model was prepared, using these equations, on a computer. Parameters for the gear pair is obtained from different refrences and the vibrations of the gear pair in motion was studied. As the second step, the shafts working with the gears were added to the model. For the new system, the new equations of motion were used and a new model was prepared. The torsion coefficients and the damping coefficients for the shafts were added to the parameters and vibration analysis was performed. On the third step, the bearings for the shafts were added to the model that we had worked on in the second step. Similar to the previous steps, the equations of motion and parameters were modified for the new situation and vibration analysis was performed. A machine which would be driven by a DC motor were added to the system that we had on the third step. We performed vibration analysis to the model which has six-degree of freedom and different from the other models, torque control to the DC motor. In conclusion, this study is the vibration analysis of a gear pair on different situations. The models, equations, parameter and vibration results for every step are given in this document. Keywords: Gear, spur gear pair, modelling, vibration, analysis, control. x 106