Search

This paper presents the work carried out to improve the design of an existing kinesthetic haptic device. The proposed improvement is designated for enhancing this device’s impedance width which is a common metric in performance evaluation of haptic devices. In this study, kinematic design optimization, static balancing, constructional design enhancement and actuation system design studies are presented., The Scientific and Technological Research Council of Turkey (grant number 117M405)

Thesis (Doctoral)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2020, Includes bibliographical references (leaves: 210-225), Text in English; Abstract: Turkish and English, The study is on the designing a robot assisted endonasal endoscopic surgical system; NeuRoboScope, the pituitary tumor resection surgery system. This system comprises a passive and an active arm. The passive arm positions the active arm in the surgery zone while the active arm assists the surgeon by positioning the endoscope during the surgery. The focus of this thesis is the mechanical and control safety features that can be implemented in the system. The safety enhancement methods of robot assisted minimally invasive surgery systems are investigated. Among the seventeen robot assisted endoscope holders, sixteen of them have been implemented in pituitary tumor and sinus surgeries. Safety is the main criterion that advances the progress of these systems and places them in operation rooms. Accordingly, two optimization procedures have been applied during the design of the NeuRoboScope system that have a direct effect on the suggested safety features. A novel optimization technique is proposed by employing a redundancy resolution method. The most suitable fixing point of the passive arm and its first link length is optimized to achieve the maximum manipulability with restrictions imposed by a modified condition number index and impedance of the passive arm. The active arm's partial gravity compensation is studied. Three spiral springs are used as counter-springs as the most compact and lightweight partial gravity compensation method. Particle swarm optimization method is employed for the optimization of the design parameters: spiral spring stiffnesses and preload angles. Consequently, at least 66% of actuator loads are compensated., Bu çalışma bir yardımcı robotlu endonazal endoskopik ameliyat sistemi; NeuRoboScope, hipofiz bezi tümörü rezeksiyonu ameliyat system, tasarımı hakkındadır. Bu sistem bir pasif kol ve bir aktif koldan oluşmaktadır. Pasif kol aktif kolu ameliyat bölgesinde konumlandırırken aktif kol endoskopu ameliyat sırasında yönlendirerek cerraha yardımcı olur. Bu tezde söz konusu sistemde kullanılabilecek mekanik ve kontrol alanlarındaki güvenlik özelliklerine odaklanılmıştır. Robot yardımcılı minimal invaziv ameliyat sistemlerinin güvenliği artırıcı yöntemleri araştırılmıştır. Mevcut onyedi robot yardımcılı endoskop tutucu arasından onaltısı hipofiz bezi tümörü ve sinüs ameliyatlarında kullanılmıştır. Bu sistemlerin ilerleyip ameliyat odalarında yer bulmasında güvenlik en önemli kriterdir. Bu doğrultuda, NeuRoboScope sistemi için önerilen güvenlik özelliklerine doğrudan etkisi olan iki eniyileme yöntemi tasarım sırasında uygulanmıştır. Artıksıllık çözünümü yönetmini kullanan yeni bir eniyileme yöntemi önerildi. Pasif kolun bağlantı noktası konumu ve ilk uzvunun boyu en yüksek manipülabile edilebilirliğe ulşmak için, değiştirilmiş kondüsyon numarası ve pasif kolun empedans kısıtları gözetilerek, eniyilendi. Aktif kolun kısmi yerçekimi telafisi çalışıldı. En kompakt ve hafif kısmi yerçekimi yöntemi olarak üç adet spiral yay karşıt yay olarak kullanıldı. Partikül sürü eniyilemesi yöntemi kullanılarak tasarım parametreleri olan spiral yayın direngenliği ve öngerilme açısı eniyilendi. Sonuç olarak eyleyicilerin yükelerinin en az %66'sı telafi edildi., TUBITAK (EEEAG/115E726)

Thesis (Doctoral)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2020, Includes bibliographical references (leaves: 107-114), Text in English; Abstract: Turkish and English, This thesis focuses on the development of high-pressure resistant composite tanks for hydrogen storage. For this aim, composite tanks with aluminum liners were designed and manufactured by filament winding technique with various lay-up configurations and tested. The main objective of this study was to develop composite tanks with 700 bar working pressure and 1400 bar burst pressure. Furthermore, composite doily layers were incorporated into the filament winding technique and inserted at the front and end dome sections of the composite tanks to improve the burst pressure performance of the composite tanks and to develop the manufacturing process. Before the manufacturing process, the winding simulations were completed using CADWINDTM CAM software. The manufactured composite tanks were hydrostatically loaded with increasing internal pressure up to the burst pressure. During loading, the deformations over the composite tanks and liners were measured locally using strain gauges. Besides, composite plates were manufactured by filament winding technique to determine the mechanical and the thermo-mechanical properties, and the fiber mass fractions of composite sections were determined. Additionally, a preliminary study was carried out to investigate the effect of hybrid fiber usage on the burst pressure performance of steel liner based composite tanks. The effect of filament winding parameters on the burst pressure performance of composite tanks was investigated experimentally. The aimed burst pressure value of more than 1400 bar was obtained in this study for aluminum liner-based carbon fiber reinforced composite tanks. Also, a desired safe burst mode that is expected to occur in the mid-region of the composite tanks was successfully obtained. This study may be useful for the development of composite tanks for high-pressure hydrogen storage especially for the automotive industry and can be helpful to decrease the usage of fossil fuels., Bu tez, hidrojen depolanması amaçlı yüksek basınca dayanıklı kompozit tankların geliştirilmesine odaklanmaktadır. Bu amaçla, aluminyum iç gömleğe sahip kompozit tanklar tasarlanmış ve çeşitli katman dizilimleri ile filament sarma yöntemi ile üretilmiş ve test edilmiştir.Bu çalışmanın ana amacı, 700 bar çalışma basıncına ve 1400 bar patlama basıncına sahip kompozit tankların geliştirmesidir. Üstelik, kompozit tankların patlama basıncı performansını iyileştirmek ve üretim yöntemini geliştirmek için kompozit takviye tabakaları filament sarma tekniğine dahil edilerek ön ve arka dom kısımlarına yerleştirilmiştir. Üretim prosesinden önce, sarım simülasyonları CADWINDTM CAM yazılımı kullanılarak tamamlanmıştır. Üretilen kompozit tanklara, patlama basıncı noktasına kadar artan hidrostatik yük uygulanmıştır. Yükleme sırasında kompozit tanklarda ve iç gömleklerde oluşan lokal deformasyonlar gerinim pulları kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, kompozit kısmın mekanik ve termo-mekanik özelliklerini ve fiber ağırlık oranını belirlemek için filament sarma yöntemi ile kompozit plakalar üretilmiştir. Ek olarak, hibrit fiber kullanımının çelik iç gömleğe sahip kompozit tankların patlama basıncı performansına olan etkisinin incelenmesi için bir ön çalışma gerçekleştirilmiştir. Filament sarma parametrelerinin kompozit tankların patlama basıncına olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Bu çalışmada alüminyum iç gömlek esaslı karbon fiber takviyeli kompozit tanklar için hedeflenen 1400 bar üstü patlama basıncı elde edilmiştir. Ayrıca kompozit tankların orta bölgesinde olması gereken güvenli patlama moduna istenilen şekilde başarıyla ulaşılmıştır. Bu çalışma, özellikle otomotiv endüstrisi için yüksek basınç hidrojen depolama amaçlı kompozit tankların gelişimde ve katı yakıt kullanımın azaltılmasında yararlı olabilir., TUBITAK (MAG/215M182)

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2020, Includes bibliographical references (leaves: 72-75), Text in English; Abstract: Turkish and English, Floating wind turbines have to operate under the influence of hydrodynamic and aerodynamic forces which are usually coupled in nature. Due to complicated interactions of wave and wind forces on its structure, predicting motion and performance of a floating wind turbine usually depend on many assumptions. In order to understand the dynamics of the system, experimental studies are required to obtain results by taking into account all parameters. This study is a part of a Tübitak project (217M451) that investigates the dynamics of different floating platforms with a wind turbine attached to it under an atmospheric boundary layer wind profile. In this thesis, a scaling methodology was used to model a wind turbine to use in experimental studies. Reynolds number discrepancy was demonstrated in floating wind turbine modeling. For this reason, the method was created by using Froude number and tip speed ratio similitude, and geometric, kinematic and dynamic similarity was achieved. According to the created methodology, an onshore wind turbine that has 320kW nominal power was scaled down to be used in experimental studies according to the open sea conditions. Along with the model turbine, a thrust force measuring mechanism, hot-wire sensor travers system and a motion detection method by a video have been realized. A wave maker and a wind nozzle which are the part of the Tübitak project of which the model turbine described in this thesis will be used, therefore; small description of those are also given in the thesis., Yüzer rüzgar türbinleri genellikle doğada birleşmiş hidrodinamik ve aerodinamik kuvvetlerin etkisi altında çalışmak zorundadır. Dalga ve rüzgar kuvvetlerinin yapısı üzerindeki karmaşık etkileşimleri nedeniyle, yüzen bir rüzgar türbininin hareket ve performansının tahmin edilmesi genellikle birçok varsayıma bağlıdır. Sistemin dinamiklerini anlamak için tüm parametreler dikkate alınarak sonuçların elde edilmesi için deneysel çalışmaların yapılması gerekmektedir. Bu çalışma, bir atmosferik sınır tabaka rüzgar profili altında kendisine bağlı bir rüzgar türbini ile farklı yüzen platformların dinamiklerini araştıran Tübitak projesinin (217M451) bir parçasıdır. Bu tezde, bir rüzgar türbinini modellemek ve deneysel çalışmalarda kullanmak için bir ölçekleme metodolojisi kullanılmıştır. Reynolds sayısı tutarsızlığı, yüzer rüzgar türbini modellemesinde gösterilmiştir. Bu nedenle yöntem Froude sayısı ve kanat uç hızı oranı benzerliği kullanılarak oluşturulmuş, geometrik, kinematik ve dinamik benzerlik sağlanmıştır. Oluşturulan metodolojiye göre, 320kW nominal güce sahip bir kara rüzgar türbini açık deniz koşullarına göre deneysel çalışmalarda kullanılmak üzere ölçeklendirilmiştir. Model türbin ile birlikte bir itme kuvveti ölçüm mekanizması, sıcak-tel sensörü için travers sistemi ve bir video ile hareket algılama yöntemi gerçekleştirilmiştir. Tübitak projesinin bir parçası olan ve bu tezde tarif edilen model türbinin kullanılacağı dalga yapıcı ve rüzgar nozülü, tezde de küçük bir açıklama olarak verilmiştir., TUBITAK (MAG/217M451)

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2020, Includes bibliographical references (leaves: 89-94), Text in English; Abstract: Turkish and English, Plate heat exchanger (PHE) is a component that provides heat to be transferred from hot water to domestic cold water without mixing of them with a high efficiency. Over the lifetime of the PHE, cyclic pressures act on the brazing points and the plates, and this may lead to fatigue failure. The fatigue behaviours of the PHEs which are designed by using copper brazed 316L and 304L stainless steels, were investigated in this thesis by performing strain based fatigue tests to also seek the feasibility of the use of 304L stainless steel in PHE production to reduce the cost. Besides, the microstructural investigation of the brazed regions was conducted and, the tensile tests for both non-brazed and brazed steel specimens were performed in order to determine the mechanical properties of the samples. The fatigue tests were carried out with twelve specimens for each sample groups at four different load levels as displacement (strain) controlled with a stress ratio of R=0 and 5 Hz frequency. Finite Element Analysis (FEA) was performed to determine the strain distribution on the plates of PHEs during their operation to estimate the lifetime of PHEs by using the generated lifetime curves based on the fatigue tests. Consequently, it was obtained that the ultimate tensile strength and fracture strain of non-brazed steel specimens are higher than those of the brazed specimens. The Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis shows that; copper can diffuse into 316L easier than 304L and the use of copper foil with 50 µm thickness results in more defect at brazing regions compared to 100 µm thickness. Hereunder the fatigue test results, Weibull Analysis was performed and the fatigue life curves were generated. It was found that 316L brazed joint has approximately 33 times greater fatigue life than 304L brazed joint and filler metal thickness is more likely to have a linear relationship with fatigue life. Finally, fatigue lives of each sample group were calculated based on the loads determined by FEA. The results suggest that either 316L or 304L stainless steels can be used as PHE material as both materials satisfy the lifetime requirement of 15 years which was preliminarily defined by Bosch Thermotechnology (TT)., Yüksek ısı transfer verimine sahip olan plakalı eşanjörler, plakaların bakır kullanılarak birbirine lehimlenmesi ile üretilir ve kullanımları sırasında oluşan basınç çevrimleri lehim noktalarında ve plakalar üzerinde çevrimsel yükler oluşturur. Bu çalışmada, plakalı eşanjörlerde kullanılan bakır ile lehimlenmiş 316L ve 304L paslanmaz çeliklerin yorulma davranışı uzama kontrollü yorulma testleri gerçekleştirilerek incelenmiştir ve 316L'ye göre daha ucuz olan 304L'nin plakalı eşanjörlerde kullanımı değerlendirilmiştir. Yorulma testleri her test numunesi grubu için on ikişer numune ile R=0 gerilme oranı ve 5 Hz çevrim frekansında gerçekleştirilmiştir. Yorulma testlerinin yanında, malzemelerin mekanik özelliklerini tespit etmek için hem lehimlenmemiş çelik hem de bakır ile lehimlenmiş test numunelerinin çekme testleri de yapılmıştır. Lehimli numunelerin mikro yapı incelemeleri de optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Plakalı eşanjörlerin üzerinde oluşan yük dağılımları sonlu elemanlar analizi yapılarak belirlenmiş, yorulma testleri sonucunda oluşturulan ömür eğrileri kullanılarak belirlenen yüklerin eğride karşılık geldiği kopma süreleri tespit edilmiştir. Çekme testleri lehimsiz çeliğin, lehimlenmiş çelikten daha yüksek çekme mukavemetine ve kopma uzamasına sahip olduğunu göstermiştir. Mikro yapı incelemesi, bakırın 316L paslanmaz çeliğine 304L'ye göre daha iyi nüfuz ettiğini ve 50 µm bakır folyo kalınlığının 100 µm'ye göre lehim bölgesinde daha fazla boşluklar oluşmasına sebep olduğunu göstermiştir. Yorulma test sonuçları kullanılarak Weibull Analizi gerçekleştirilmiş ve malzemelerin farklı yüklerdeki yorulma dayanımlarının belirlenebilmesi için ömür eğrileri oluşturulmuştur. Sonuçlar; bakır ile lehimlenmiş 316L'nin 304L'ye göre yaklaşık 33 katı kadar uzun ömürlü olduğunu, bakır lehim malzemesi kalınlığının da büyük oranda ömür süresi ile doğru orantılı olduğunu işaret etmektedir. Sonlu elemanlar analizi kullanılarak belirlenen yüklere ve oluşturulan ömür eğrilerine göre, analizin yapılmış olduğu plakalı eşanjör dizaynı için 316L ve 304L paslanmaz çeliklerin ikisinin de, Bosch Termoteknik tarafından tanımlanan 15 yıllık ömür kriterini sağladığı ve kullanılabilir olduğu görülmüştür.

In minimally invasive surgery applications, the use of robotic manipulators is becoming more and more common to enhance the precision of the operations and post-operative processes. Such operations are often performed through an incision port (a pivot point) on the patient's body. Since the end-effector (the handled surgical tool) move about the pivot point, the manipulator has to move about a remote center of motion. In this study, a 3-degrees-of-freedom parallel mechanism with 2R1T (R: rotation, T: translation) remote center of motion capability is presented for minimally invasive surgery applications. First, its kinematic structure is introduced. Then, its kinematic analysis is carried out by using a simplified kinematic model which consists of three intersecting planes. Then the dimensional design is done for the desired workspace and a simulation test is carried out to verify the kinematic formulations. Finally, the prototype of the final design is presented., Turkiye Bilimsel ve Teknolojik Arastirma Kurumu (TUBITAK)

PubMed: 32276552, Background Magnetic Resonance Imaging (MRI)-guided Focused Ultrasound Surgery (MRgFUS) is a non-invasive thermal ablation method utilizing high-intensity focused ultrasound (HI-FU) energy for tissue ablation under MRI with real-time thermal mapping. Ablating to a dynamic target as in the liver is very challenging, requiring approval. A novel quality-assured liver tumor ablation system has been proposed for clinics. The paper reports the evaluation of conventional and new MR-receiving coils. Purpose To evaluate the suitability of MR coils as part of the MRgFUS treatment system for liver, while simulating breathing motion in pre-clinical settings. Material and Methods The novel software communicates with the MR scanner and the transducer. To monitor the temperature via proton resonance frequency (PRF) methodology echo planar imaging (EPI) sequence was used while the algorithms of static, static and dynamic tracking were tested with sonications of 100 W for 30 s on tissue-mimicking phantoms. Different coil sets were used to assess the performance of the system for fitness for dynamic thermometry. Finally, in vivo experiments were performed over a porcine model. Results Single-loop four-channel Duoflex and Gem coils provided adequate signal-to-noise ratio and contrast with consistent thermal readings. Body array coils showed severe loss of signal in dynamic cases since the integration of tracking algorithm causes low efficiency. Conclusion Body array coils are unsuitable for MRgFUS of the liver due to signal loss. The dedicated coil set with a single loop around the FUS transducer combined with four-channel arrays might be the best option for liver treatment using dynamic MRgFUS applications.

Haptic devices are used for displaying a range of mechanical impedance values to the user. This impedance is regulated by a real-time control loop depending on the position information of the end-effector, which is usually acquired indirectly by using forward kinematics equations. Nevertheless, the kinematic model is insufficient to obtain accurate values if there are non-negligible compliant displacements. This gives a strong motivation for implementing a real-time stiffness model in the haptic control loop for improving its accuracy. Additionally, stiffness performance indices can be used at the design stage for enhancing the haptic devices impedance range within optimal design procedures. Fast solutions of a stiffness model are required for a real-time control as well as for decreasing the optimization time during a design process with a trade-off between accuracy and computational costs. In this study, we propose a computation time-efficient stiffness analysis of a parallel haptic device mechanism. The accuracy and computational costs of the proposed model are calculated and compared with a model that is obtained via a finite element method to demonstrate the effectiveness of the proposed approach with the desired real-time and accuracy performance. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Buluş konusu, anten, güneş paneli, sensör gibi bazı uydu bileşenlerinin ana uydu gövdesinden belirli bir mesafe uzağında konumlandırılması için ihtiyaç duyulan katlanabilir direkler ile ilgilidir., Türk Patent ve Marka Kurumu 2. Ulusal Üniversiteler Patent Yarışması

Guner, Tugrul/0000-0001-7899-0874; Sahin, Hasan/0000-0002-6189-6707; Sahin, Hasan/0000-0002-6189-6707; Topcu, Gokhan/0000-0003-1415-605X; Demir, Mustafa Muammer/0000-0003-1309-3990; Ozcan, Mehmet/0000-0002-6515-2131, WOS: 000434236700042, Cesium lead perovskites, in the form of CsPbX3 or Cs4PbX6, have been widely used for various optoelectronic applications due to their exceptionally good optical properties. In this study, the effect of Mn doping on the structural and optical properties of cesium lead halide perovskite crystals are investigated from both experimental and theoretical points of view. It is found that adding MnCl2 during the synthesis not only leads to a Mn-driven structural phase transition from Cs4PbBr6 to CsPbCl3 but also triggers the Br- to Cl- halide exchange. On the other hand, it is observed that, under UV illumination, the color of Mn-doped crystals changes from orange to blue in approximately 195 h. While the intensity of Mn-originated photoluminescence emission exponentially decays in time, the intensity of CsPbCI3-originated emission remains unchanged. In addition, diffusive motion of Mn ions results in both a growing population of MnO2 at the surface and transition of the host into a cesium-rich Cs4PbCl6 phase.

12th International Scientific Conference on Sustainable Development of Energy, Water and Environment Systems (SDEWES); OCT 04-08, 2017 -- Dubrovnik, Croatia, This study aims at evaluating the perceived thermal sensation of occupants with respect to thermal comfort standards, ASHRAE 55 and ISO 7730, for office buildings located in Mediterranean climate. A small office building in Izmir Institute of Technology Campus Area, Izmir, Turkey, was chosen as a case building and equipped with measurement devices to assess thermal comfort of occupants with respect to predicted mean vote and actual mean vote. Both objective and subjective measurements were conducted. The former included indoor and outdoor air temperature, mean radiant temperature, relative humidity and air velocity that were used for evaluating the thermal comfort of occupants. Oxygen concentration which can play an additional role in thermal comfort/discomfort, health and productivity of the office occupants, was also measured. Furthermore, occupants were subjected to a survey via a mobile application to obtain subjective measurements to calculate actual mean vote values. Based on objective and subjective measurements, the relationships among the parameters were derived by using simple regression analysis technique while a new combined mean vote correlation was also derived but this time by using multiple linear regression model. Neutral and comfort temperatures were obtained using indoor air temperature and actual mean vote values which were calculated from subjective measurements. The results showed that neutral temperature in the university office building was 20.9 degrees C whilst the comfort temperature range was between 19.4 and 22.4 degrees C for the heating season. By applying new comfort temperatures, energy consumption of the case building located in Mediterranean climate, can be reduced.

In this study, authors show that maximum excess temperature on a heat generating cylindrical solid domain can be minimized with numerically optimized rectangular cavities and T-shaped fins. The effect of the cavities and the fins on overall thermal resistances were compared while their volume fraction in a unit volume element is fixed. Furthermore, the designs correspond to the minimum thermal resistance were uncovered for two types of flows; parallel and cross-flow. The governing equations of the heat transfer and the fluid flow were solved simultaneously in order to show the effects of design on the flow characteristics and the thermal performance. Two-dimensional solution domain was used to uncover the thermal performance in cross-flow case because the flow direction is perpendicular to the heat transfer surface area of the heat generating domain. However, three-dimensional domain was used in parallel flow case because the fluid flows along the outer surface of the heat generating domain. For the cross-flow case, the results show that T-shaped assembly of fins with longer stem and shorter tributaries correspond to the lower peak temperature. In addition, the results also show that there is an optimal cavity shape that minimizes the peak temperature. This optimal shape becomes thinner when the number of the cavities increase. In parallel flow case, fins with thicker and shorter stem and longer tributaries correspond to the minimum excess temperature. In addition, the longer and thinner cavities increase the thermal performance in parallel flow case.

There is an increased demand for data with higher precision for the enthalpy changes and the fraction of solid/liquid temperatures of materials. Therefore, continuous efforts are often devoted to design calorimeters that can accurately measure materials’ thermophysical properties. In this study, a new single-pan scanning calorimeter was used to measure the transition temperature and enthalpy change of three aluminium binary alloys. Measured results also were compared with the calculated results using thermodynamic software. The measured high accuracy enthalpy data were used to determine transient temperature. It is concluded that the new instrument is a promising device that can achieve reliable and reproducible materials’ thermophysical data.

This study deals with aerodynamic optimization of a high by-pass transonic aero-engine fan module in a through-flow inverse design model at cruise condition. To the authors’ best knowledge, although the literature contains through-flow optimization of the simplified cases of compressors and turbines, an optimization study targeting the more elaborate case of combined transonic fan and splitter through-flow model is not considered in the literature. Such a through-flow optimization of a transonic fan, combined with bypass and core streams separated by an aerodynamically shaped flow splitter, possesses significant challenges to any optimizer, due to highly non-linear nature of the problem and the high number of constraints, including the fulfillment of the targeted bypass ratio. It is the aim of this study to consider this previously untouched area in detail and therefore present a more sophisticated and accurate optimization environment for actual bypass fan systems. An in-house optimization code using genetic algorithm is coupled with a previously developed in-house through-flow solver which is using a streamline curvature technique and a set of in-house calibrated empirical models for incidence, deviation, loss and blockage. As the through-flow models are the backbone of turbomachinery design, and great majority of design decisions are taken in this phase, such a study is assessed to result in significant guidelines to the gas turbine community., Tusaş Engine Industries

An aluminum (1050 H14) multi-layer corrugated structure composed of brazed 16 trapezoidal zig-zig fin layers was direct impact tested above the critical velocities for shock formation using a modified Split Hopkinson Pressure Bar. The experimentally measured stress-time histories of the cylindrical test samples in the direct impact tests were verified with the simulations implemented in the explicit finite element code of LS–DYNA. The quasi-static experimental and simulation deformation of the corrugated samples proceeded with the discrete, non-contiguous bands of crushed fin layers, while the dynamic crushing started from the proximal impact end and proceeded with a sequential and in-planar manner, showing shock type deformation characteristic. The experimental and numerical crushing stresses and the numerically determined densification strains of the fin layers increased with increasing impact velocity above the critical velocities. When the numerically determined densification strain at a specific velocity above the critical velocities was incorporated, the rigid-perfectly-plastic-locking idealized model resulted in peak stresses similar to the experimental and simulation mean crushing stresses. However, the model underestimated the experimental and simulation peak stresses below 200 m s −1 . It was proposed, while the micro inertial effects were responsible for the increase of the crushing stresses at and below subcritical velocities, the shock deformation became dominant above the critical velocities.

Many systems in nature and engineering are composed of subsystems. These subsystems may be formed in a linear, planar or spatial array. A typical example of these formations is a chain of vehicles known as platoon formation in traffic flow. Platoon formation of vehicles is a linear or planar formation of vehicles where a certain and a constant headway, and sideway if applicable, is provided in between every and each one of them. It is argued in this paper that a well-automated platoon formation of vehicles is an extreme case of conformity. During this transformation from a many degrees of freedom formation to a solid object, Tsallis q value is computed to be ranging from one extreme case of q = 3 to the other where q = 1 , when classified in terms of inverse temperatures of clearance fluctuations. At one extreme of q = 3 , one observes unbounded fluctuations in clearance fluctuations so that inverse temperature distributions approach a Dirac delta at the origin. At the other extreme of q = 1 , fluctuations in clearance tend to zero asymptotically, where a solid structure of agents (vehicles) emerges. The transition from q = 3 to q = 1 is investigated through synthetic and experimental clearance fluctuations between the cars. The results show that during the transition from q = 3 to q = 1 , the platoon loses its many degrees of freedom (dof) of motion until a solid single object emerges. Authors assert that the Tsallis q value of a platoon of vehicles is limited to 3 > q > 1 .

Method of decomposition has been successfully applied to function generation with multi-loop mechanisms. For a two-loop mechanism, a function y = f(x) can be decomposed into two as w = g(x) and y = h(w) = h(g(x)) = f(x). This study makes use of the method of decomposition for two-loop mechanisms, where the errors from each loop are forced to match each other. In the first loop, which includes the input of the mechanism, the decomposed function (g) is generated and the resulting structural error is determined. Then, for the second loop, the desired output of the function (f) is considered as an input and the structural error of the decomposed function (g) is determined. By matching the obtained structural errors, the final error in the output of the mechanism is reduced. Three different correction methods are proposed. The first method has three precision points per loop, while the second method has four. In the third method, the extrema of the errors from both loops are matched. The methods are applied to a Watt II type planar six-bar linkage for demonstration. Several numerical examples are worked out and the results are compared with the results in the literature.

Conservation of library collections requires an interdisciplinary approach. Dealing with the agents of deterioration via curative and preventive conservation methods has become a significant goal with new standards and norms in recent years. Preventive conservation aims indirect physical interventions such as climate control, good housekeeping and pest management. The aim of this study is to assess the degradation potential of indoor climate on valuable manuscripts that date back to 12th century, in a historic library in Tire-Izmir, Turkey. Through the study, first the library, namely Necip Pasa Library was continuously monitored by measurements of thermo-hygrometric parameters for one year. Then, the measured data were evaluated for the risk assessment based on the control classes of ASHRAE Chapter 21 to evaluate the mechanical, chemical and biological degradation risks. Finally, the conservation-oriented measures were proposed in order to keep the manuscripts under the better conditions. Results suggest that introducing a heating, ventilation and air-conditioning system to the building should be considered as the last option since natural hygrothermal behavior of the library gives reasonably sufficient evidences to prevent the manuscripts from degradations to some extent. Therefore, passive solutions should be given higher priorities not to disturb environmental past of the historic library.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 57-61), Text in English; Abstract: Turkish and English, This study aims to precipitate oxides to boron carbide powders to achieve homogeneous dispersion of additive which is essential for sintering. Fine boron carbide powders were suspended in distilled water, then nitrate salts were solved in alcohol. Solved nitrate salts were fed to mixture in high pH levels. Mixing stage of the precipitation was done with both magnetic stirrer and ultrasonic treatment to investigate the effect of the mixing method. After the precipitation, synthesized powders were calcined under various atmospheres to eliminate the inorganic residues from the precipitation process. The examination of the XRD graphs showed that the calcination atmosphere is important for the oxide layer of the boron carbide powders. Inert atmosphere restrained the formation of the boron oxide layer due to the lack of oxygen. Methanol washing also eliminated the boron oxide layer. According to the zeta potential analysis, surface characteristics were obtained better when the ultrasonic treatment was applied during the precipitation. Ultrasonic treatment increased the dispersion of the additives between the particles during the suspension stage of the precipitation. Calcination time also affected the dispersion of the yttrium oxide at the sintered compacts when the SEM images were observed. When the calcination time increased, dispersion of the yttria was getting more agglomerated., Bu çalışmada, bor karbür tozları tane sınırları arasında sıvı faz sinterlemesi sayesinde homojen dağılım elde etmek amacıyla oksit sinterleme katkıları kullanılarak çökeltme yöntemi ile katkılanmıştır. Çökeltme yöntemi sırasında mikro ölçekli bor karbür tozları sıvı içerisinde oksit katkıların nitrat tuzları ile askıda bırakılmıştır. Bu yöntemin karıştırma aşaması hem manyetik karıştırıcı ile hem de ultrasonik karıştırıcı ile gerçekleştirilmiştir. Çökeltmeden sonra elde edilen tozlar farklı atmosferlerde kalsine edilecek inorganik kalıntıların giderilmesi amaçlanmıştır. XRD grafikleri gözlendiğinde kalsinasyon atmosferinin bor karbür üzerindeki oksit tabakası için önemli olduğu görülmüştür. Asal gazdan oluşan atmosferdeki oksijen azlığı sebebiyle boron oksit tabakası gözlenmemiştir. Metanol ile yıkama işlemi de ayrıca oksit tabakasını gidermektedir. Zeta potansiyel analizine göre, çökeltme sırasındaki ultrasonik karıştırma işlemi daha iyi bir yüzey karakteristiği göstermiştir. Ultrasonik karıştırma askıda kalma esnasında parçacıklar arasındaki dağılımın daha homojen olmasını sağlamıştır. Ayrıca SEM görüntülerine bakıldığında kalsinasyon süresi sinterlenen peletlerdeki itriyum oksit dağılımını da etkilemektedir. Kalsinasyon süresi arttıkça itriyum oksidin bor karbür içerisinde öbeklendiği görülmüştür.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 99-106), Text in English; Abstract: Turkish and English, In this study, the sandwich structure consisting of novel-3D-printed-polymeric base core was examined in terms of crashworthiness. The designed core structure for energy absorption purpose is inspired by the geometry of the human fingerprint. The fingerprint geometry is a spiral-shaped, asymmetrical and complex structure; therefore, the manufacturing of the geometry is difficult by conventional manufacturing methods. Fused Deposition Modeling (FDM) which is one of the additive manufacturing (AM) methods was used for fingerprint core preparation by layer by layer production technique with low-density material. After the material characterization of 3D printed thermoplastic specimens, optimum geometric parameters of fingerprint were determined via experimental and numerical studies by changing the height and thickness. The fingerprint performed better crushing performance compared to other conventional geometries. Quasi-static and dynamic crushing experiments were conducted, and the results were verified with models by non-linear finite element code LS-DYNA. The results showed that the energy absorption capacity and peak crushing force of fingerprint geometry increases with strain rate increment. However, the deformation behavior of the structure under dynamic loads changes and the material becomes more brittle. This is caused by the change in deformation mechanism due to AM and material itself. It was found that the 3-D printed core structure is suitable to be employed at low-to-medium strain rates due to its multi-stage deformation behavior. It was observed that the bio-inspired sandwich structure consisting of 4 fingerprint-core can absorb 10% more impact energy than fourfold individual 3-D printed core geometry, which indicates the promising potential of the novel sandwich structure for crashworthiness applications., Bu çalışmada, 3 boyutlu (3D) yazıcıda üretilmiş özgün çekirdek yapısı içeren sandviç yapının enerji emme niteliği incelenmiştir. Sandviç yapılarda çekirdek, enerji emilimini üstlendiği için yenilikçi çekirdek tasarımı oldukça önem taşımaktadır. Çalışmada enerji emme performansını iyileştirme amacıyla kullanılan çekirdek yapısı insan parmak izinden esinlenerek tasarlanmıştır. İnsan parmak izi geometrik olarak spiral, asimetrik ve kompleks bir yapıya sahip olduğu için bu geometrinin üretimi geleneksel üretim metotları ile zor ve zaman alıcıdır. Eklemeli üretim metotları geniş üretim olanakları sunmaktadır. Bu çalışmada eklemeli üretim metotlarından biri olan FDM, parmak izi çekirdek yapısının katmanlı üretim tekniği ile üretilmesinde kullanılmıştır. 3D ile üretilmiş termoplastik numunelerinin malzeme karakterizasyonu yapıldıktan sonra parmak izinin optimum geometrik parametreleri, yükseklik ve kalınlık değerleri değiştirilerek deneysel ve nümerik çalışmalarla belirlenmiştir. Ayrıca parmak izi geometrisinin, geleneksel yapılara göre daha iyi enerji emme performansı gösterdiği saptanmıştır. Statik ve dinamik ezilme deneylerinden elde edilen sonuçlar, LS-DYNA sonlu elemanlar analiz programında modellenerek sonuçlar doğrulanmıştır. Bu sonuçlar, parmak izi geometrisinin enerji emme kapasitesinin ve ilk pik kuvvet değerinin deformasyon hızının artmasıyla birlikte arttığını göstermiştir. Buna karşılık, yapının dinamik yükler altındaki deformasyon davranışının değiştiği ve daha kırılgan hale geldiği gözlemlenmiştir. Bunun nedeninin seçilen üretim yöntemi ve bu yöntemde kullanılan malzeme olduğu gözlemlenmiştir. Deformasyon hızına bağlı değişen deformasyon karakteristiği incelendiğinde yapının düşük-orta deformasyon hızlarında daha iyi çalışabileceği saptanmıştır. Dörtlü parmak izi geometrisinden oluşan çekirdek yapı ihtiva eden sandviç yapının, parmak izinin tekli ezilme davranışının 4 katından %10 daha fazla enerji emme özelliğine sahip olduğu gözlemlenmiştir.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 58-65), Text in English; Abstract: Turkish and English, Silica nanoparticles have been receiving more attention from diverse research areas recently due to their significant physical properties such as large pore volume and high internal surface area, colloidal stability, high biocompatibility, and tunable pore sizes. These silica nanoparticles are great candidates for drug delivery applications because they can transport a large amount of drugs into selective organs and tissues due to their high surface area and large pore volume. However, there are important drug delivery mechanisms that need to be understood properly such as cellular uptake, endosomal escape, drug loading and release, and crossing physical barriers. Physicochemical properties of nanoparticles (size, shape, surface charge, or surface chemistry) are important for understanding these mechanisms in order to develop successful drug delivery applications. This research investigates how these surface charge properties change with different particle, pore diameters, roughness structure on the nanoparticle surface, and different temperature and solution conditions. Also, we investigate how the surface charging behavior of rough nanoparticles interacts with a flat plate. Rough nanoparticles and their interactions with surfaces theoretical assumptions can be wrong and ionic distribution can show variation locally. In order to calculate ionic distribution and surface charge properties in these systems, proper equations and boundary conditions were employed. The charge regulation model was used as a boundary condition because of the electric double layer overlap effect. Results showed that there was a considerable variation on surface charge properties due to the roughness structure with different roughness and particle sizes and temperature difference., Silika nanopartiküller yüksek iç yüzey alanı ve geniş gözenek hacmi, yüksek biyouyumluluk ve kolloidal kararlılık gibi avantajlı fiziksel özellikleri ile çeşitli biyomedikal uygulamalar için uygun adaylardır. Özellikle ilaç iletimi uygulamalarında yüksek ilaç taşıma kapasitesi sayesinde sıklıkla tercih edilirler. Silika nanopartiküllerin yüzey elektrik şarjı bu uygulamaların verimliliği açısından çok belirleyicidir. Çünkü ilaç iletimi uygulamaları sırasında görülen bazı hüçre içi mekanizmalar nanopartikülün yüzey elektrik şarjına bağlıdır. Örnek olarak, ilaç iletiminin başarısını fazlasıyla etkileyen hücresel alım mekanizması nanopartikülün yüzey elektrik şarjı ve boyutları ile doğrudan ilişkilidir. Ayrıca ilaç iletimi sırasında görülen en önemli sorunlardan birisi de endozomal kaçışın sağlanmasıdır. Nanopartikül yüzey elektrik şarjı ve boyutunun endozomal kaçışın sağlanmasında etkili olduğunu gösteren çalışmalar vardır. Bu nedenle yüzeyi pürüzlü nanoparçacıkların yüzey elektrik şarjının incelenmesi önemli bir konu oluşturmaktadır. Bu çalışmada yüzeyi gözenekli nanopartiküllerin farklı pürüz ve parçacık çapları, farklı solüsyon özellikleri, sıcaklık değişimi ve düz bir yüzey ile etkileşimi sonucunda oluşan yüzey elektrik şarjı davranışı incelenmiştir. Yüzeyi pürüzlü nanopartiküllerin yüzeyinde oluşan iyonik dağılım ve elektrik şarjı davranışının doğru olarak hesaplanabilmesi için uygun denklemler ve sınır şartları seçilmiştir. Elektriksel çift tabakaların çakışması etkisinden dolayı sınır koşulu olarak kullanılan yük regülasyon modeli nanopartikül yüzeyinde sınır şartı olarak seçilmiştir. Sonuçlar, farklı pürüzlülük ve parçacık ebatları ve sıcaklık farkına sahip pürüzlülük yapısı nedeniyle yüzey yükü özelliklerinde önemli bir değişiklik olduğunu göstermektedir., TUBITAK (118M710)

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 59-60), Text in English; Abstract: Turkish and English, In present study, a sensor, Accuciser, is presented to know the position of sliding valves which have ferromagnetic or diamagnetic guide. The main objective is to develop a sensor, which has low cost and high resolution, that measures the displacement of engine valves or SCR injectors which are used in especially in the automotive industry. For now, the position of the valves, which are using in propulsion systems, or SCR injector cannot be known with a signal from an analog sensor. Instead of analog sensor, the mapping is used from experimental data. However, this mapping gives inaccurate results due to driving style or usage of the system. After seeing the gap in these systems, the sensor was developed, and it fulfils this gap. The sensor is developed based on Faraday’s Law of Induction which was discovered by Michael Faraday in 1830. The sensor consists of two coils and one coil located on top of the other. The most important property of the proposed sensor is working with a direct current. In fact, if the valve is actuated by an electromagnetic force, there is no power consumption on the sensor. The experimental results, for the latter property, are corroborated by theoretical calculations. The output of the sensor is directly proportional to the displacement of the core and it has high signal-to-noise ratio because of the nature of magnetism. The results show that using Accuciser, the proposed sensor, to monitor valve displacement gives more reliable results than current technology., Bu çalışmada, ferromanyetik ve/veya diyamanyetik klavuza sahip olan kayar valflerin pozisyonunu okuyabilmek için bir sensör geliştirilmiştir. Temel amaç, özellikle otomotiv sektöründe kullanılan motor sübapları veya SCR enjektörü gibi komponentlerin pozisyonlarının anlık olarak gözlemlenebilmesi için gerekli olan düşük maliyetli ve yüksek çözünürlüklü bir sensör geliştirilmesidir. Hali hazırda yakıt sisteminde veya seçici katalitik indirgemede kullanılan enjektörlerin ve valflerin pozisyonları analog bir sensörden alınan bilgilere göre bilinememektedir. Bunun yerine deneylerden alınan verilere göre bir haritalama yapılmaktadır. Ancak aracın veya sistemin kullanıma bağlı olarak bu haritalama yanlış sonuçlar verebilmektedir. Sistemdeki bu açığın görülmesiyle yeni bir sensöre ihtiyaç duyulmuştur ve prototipi yapılan sensör ile bu açık giderilmiştir. Dizayn edilen sensör, Michael Faraday trafından 1830 yılında bulunan Faraday'ın indüksiyon kanunu baz alınarak geliştirilmiştir. Sensör üst üste sarılmış iki adet bobinden oluşmaktadır. Sensörün en önemli özelliklerinden birisi doğru akımla çalışmasıdır. Hatta kullanılan valf elektro manyetik tahrik ile çalışıyor ise, sesörde güç tüketimi olmamaktadır. Teorik hesaplamalar ile desteklenen deney sonuçları sensörün bu özelliğini kanıtlamaktadır. Sensörden alınan çıkış sinyali valfin yer değiştirmesiyle doğru orantılı olup manyetizmanın doğası gereği yok denebilecek kadar az bir gürültüye sahiptir. Sonuçlar göz önünde bulundurulduğunda ve günümüz teknolojisi ile kıyaslandığında, Accuciser sensörü daha güvenilir sonuçlar vermektedir.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 45-49), Text in English; Abstract: Turkish and English, Recently, hybrid composites have known as high performance engineering materials and they have been used broadly in engineering applications where high strength to weight ratio, reasonable cost and ease of fabrication are requested. Since these composites offer combination of benefits of different kinds of fibers, their usage is increasing day after day. The objective of this thesis is to examine the mechanical properties of carbonglass fiber reinforced epoxy hybrid composites in two different configurations. Also, the fatigue performance under bending tests of these composites were investigated. The hybrid composites were manufactured by using vacuum infusion technique at ambient temperature. To examine the mechanical properties of manufactured composites, a series of mechanical tests such as compression, tensile and three-point bending tests were performed on the samples which were prepared in accordance with the relevant ASTM standards. Load-controlled three-point bending fatigue tests were also carried out to investigate the performance of manufactured composites under fatigue. The fatigue tests were performed at different stress levels varied from 30 percent to 90 percent of average ultimate flexural strength of the samples which were determined from static three-point bending tests. Subsequently stiffness loss and Wöhler curves were constructed using a specific failure criterion., Son zamanlarda, hibrit kompozitler yüksek performanslı mühendislik malzemeleri olarak bilinmekte ve yüksek dayanım/ağırlık oranı, makul fiyat ve üretim kolaylığı istenilen mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu kompozitler, farklı tiplerdeki elyafların yararlarının kombinasyonlarını sunduklarından, kullanımları gün geçtikçe artmaktadır. Bu tezin amacı karbon-cam elyaf takviyeli epoksi hibrit kompozitlerin iki farklı konfigürasyonda mekanik özelliklerinin incelenmesidir. Aynı zamanda, bu kompozitlerin üç-nokta eğme testi altında yorulma performansları incelenmiştir. Hibrit kompozitler ortam sıcaklığında vakum infüzyon tekniğiyle üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin mekanik özelliklerini incelemek için ASTM standartlarına uygun olarak hazırlanan numunelerde basma, çekme ve üç nokta bükme gibi bir seri mekanik testler yapılmıştır. Aynı zamanda, kompozitlerin yorulma altındaki performanslarını incelemek için yük kontrollü üç nokta eğme yorulma testleri uygulanmıştır. Yorulma testleri numunelerin ortalama nihai eğilme dayanımlarının yüzde otuzu ile doksanı arasında değişen dayanım seviyelerinde yapıldı. Daha sonra hasar kriterine uygun olarak sertlik kaybı ve Wöhler eğrileri oluşturuldu.

Scissor linkages are capable of forming various expandable structures. Architects can benefit from this type of linkage especially for designing adaptive, movable, transformable shell structures and deployable beam-like structures. Product designers may benefit as well. The two different methods described here convey the basic design approaches. The unit-based method is very effective for obtaining primary geometries like a dome, arch, circle or line, using serial multiplications and arrays of one of the scissor unit types presented here. The loop assembly method is more convenient when a final form, be it straight or free-form, is the main point of departure. In this case, unlike in the unit-based method, it is not necessary to opt for a specific scissor unit type and its dimensional constraints from the beginning. Designers can choose a type and number of loops and then define the scissor units following the loop sides. Since deployability is guaranteed by applying this method, the architect is free to choose the loop type most suitable for the functional needs and aesthetic concerns of the specific design. With the loop assembly method all loop alternatives can be assembled to scissor structures, their possible motions can be tested and evaluated in a short time, whereas the unit-based method is limited to a single type of motion that a specific unit can provide.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 60-64), Text in English; Abstract: Turkish and English, n this study, operating point of compression cycle for various conditions is documented with the consideration of all the equipment of vapor-compression refrigeration cycle. An algorithm which characterizes all the equipment, simulation of the cycle and enabling of the calculation of capacitive values is proposed. The algorithm includes compressor capacitive value polynomial coefficients, air and refrigerant side pressure drop and heat transfer correlations (for finned heat exchangers) which were taken from the literature to uncover the operating point and performance of each equipment in the cycle. e-Ntu and LMTD relations are discussed and proper correlations are included on the thesis. Furthermore, the mathematical models in the literature were surveyed in order to uncover circuiting analysis performed in the cycles., Bu çalışmada, buhar sıkıştırmalı kompresör çevrimi çalışma noktası, buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi ekipmanlarını kapsayacak şekilde incelenmiştir. İncelenen bu ekipmanların kapasitif hesaplamaların yapılabilmesi ve kompresör çevrimin similasyonunun gerçekleştirilebilmesi için algoritma mantığı araştırılmıştır. Kompresör kapasite hesaplarında polinom katsayıları, eşanjör yapılarında finli borulu eşanjörlerin hava ve akışkan tarafı ısı transfer ve basınç kaybı korelasyonları literatürden bulunmuştur. Isı transfer hesaplamaları için e-Ntu ve LMTD metodları üzerinde çalışılmış ve uygun korelasyonlar listelenmiştir. Bunun yanı sıra finli borulu eşanjörlerde matematiksel modeller, farklı devreleme şekillerine yönelik çevrim analizlerini gerçekleştirebilmek için irdelenmiştir.

Haptic device manipulators are used for generating haptic feedback. This feedback is composed of force which is regulated with respect to motion information. Accurate generation of the feedback requires exact position acquisition of the end-effector. Due to the compliant bodies of a manipulator, a stiffness model is needed to predict this position. Previously, Virtual Joint Method was adopted to obtain the stiffness model of an R-CUBE parallel haptic mechanism. In this paper, experimental test setup and experimental procedure are described for validating this stiffness model, its engineering feasibility and soundness of the proposed model., The Scienti c and Technological Research Council of Turkey via grant number 117M405

The function generation synthesis of planar four-bar linkage is formulated as a mixed problem of correlation or crank angles and dead-center design. The syn-thesis is based on three desired configurations of the linkage, where the input and output joint angles are specified for two of the configurations and the coupler link is folded upon the output link for the third configuration. The formulation results in a set of nonlinear equations which can be solved analytically. The formulations are tested with numerical examples and similar mixed function generation problems are briefly discussed.

This study focuses on conceptual design alternatives for a planar high-speed/high-precision manipulator in terms of mechanism structure, control strate-gy, and drive system selection. These concepts are investigated specifically for planar 5-bar based parallel linkages. An over-constrained 6-bar linkage with par-allelogram loops and its simply constrained version are selected for detailed de-sign. In addition, a model-based control strategy including a stiffness model is discussed for future studies. Alternative drive systems are evaluated. Finally a prototype is presented., TÜBİTAK "Proje no: 116M272"

Kiper, Gökhan/0000-0001-8793-724X, WOS: 000488985500006, Scissor mechanisms are frequently used for deployable structures and many studies have been conducted on the subject. Most of the studies consider scissor units as modules in the design process. An alternative approach is to utilize loops as the modules for design. In this paper, the design alternatives of single degree-of-freedom planar linkages comprising anti-parallelogram loops using the loop assembly method is presented. First, scissor mechanisms are reviewed. Next, the types of four-bar loops and the resulting linkages in the literature are introduced and those which are yet to be explored, anti-parallelogram being one of them, are identified. Then the loop assembly method and the examples in the literature are reviewed. As a method to form as many alternatives as possible, symmetry operations are proposed. Suitable frieze symmetry groups utilized for obtaining the assemblies are explained and the anti-parallelogram loop patterns are derived. Next, the single degree-of-freedom linkages are obtained from the loop assemblies. Finally, a selection of the resulting linkages with novel properties are presented. This study shows that loop assemblies are efficient in systematic type synthesis of scissor linkages, some types of which could not be foreseen by using units as modules.

5th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering, MCM 2019; 15 August 2019 through 17 August 2019, In this study, the thermal conductivity of various size of pure copper, pure graphene and, different number of layer graphene coated copper models are studied using non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) simulations. Our findings show that the thermal conductivity of graphene coated copper is higher than the uncoated ones. Furthermore, results also indicate that single layer graphene (SLG) model has the highest thermal conductivity as compared to the other model. Even though multiple layer graphene (MLG) has lower thermal conductivity value compare to SLG, this study shows that the thermal conductivity of MLG coated copper has higher thermal conductivity than SLG coated one. The most important finding in this study suggests that the thermal conductivity of copper can be improved using high thermal conductivity materials like graphene. © 2019, Avestia Publishing.

5th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering, MCM 2019; 15 August 2019 through 17 August 2019, In this study, heat transfer rate of a nano-confined liquid is controlled by applying an electric field parallel to the heat transfer direction. Molecular Dynamics simulations are performed for deionized water confined between silicon slabs, where their surfaces oppositely charged to create an electric field perpendicular to the silicon wall to promote the electrowetting. Electric field strengths used in this study are 0, 0.18 and 0.35 V/nm. To investigate the effect of electric field on heat transfer, first water density profiles near the silicon walls are examined. Results shows that by applying electric field, water molecules near the silicon walls develop layering, which indicates the increased solid/liquid coupling. With the increasing electric field strength, an increase in the peak of the density layering is observed. Furthermore, heat transfer at the solid/liquid interface is characterized with the Kapitza length values. The results show that applying electric field reduces the interfacial thermal resistance between water and silicon due to the increased solid/liquid coupling and doubles the total heat flux. © 2019, Avestia Publishing.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 74-81), Text in English; Abstract: Turkish and English, Gasoline Direct Injection (GDI) system is a new technology that is the combination of injection in diesel engines and ignition in gasoline engines. Comparing with the conventional methods of injection, it has many advantages including, fuel economy, higher engine power, lower engine knock tendency, NOx and cold-start HC emission rates. The operation of the GDI engine is affected by the processes of fuel injection, spray atomization and vaporization, charge cooling, air/fuel mixture preparation, and incylinder charge motion. Therefore, numerical modeling has an important role to improve all these factors affecting the engine. This thesis focuses on numerical analyses of the fuel sprays injected into a constant volume chamber by a single hole GDI injector under flash-boiling and non-flashboiling conditions. The aim of this thesis is to develop a numerical model that can be used in flash-boiling spray simulations and to validate the results of the numerical model against experimental data in terms of spray angle and spray penetration. Initially the GDI sprays were simulated by the standard spray simulation model of OpenFOAM solver package that was tuned for gasoline injections. Then the model was modified for both non-flashing and flashing spray simulations and the results were compared with experimental ones. It is concluded that; discharge coefficient and spray initial angle have critical impacts on the numerical results., Benzinli doğrudan enjeksiyon (GDI) sistemi, dizel motorlardaki enjeksiyon ve benzinli motorlarda ki ateşlemenin birleşimidir. Konvansiyonel enjeksiyon yöntemleri ile karşılaştırıldığında, yakıt ekonomisi, daha yüksek motor gücü, daha düşük motor vuruntu eğilimi, NOx ve soğuk başlatma HC emisyon oranları gibi birçok avantajı vardır. GDI motorunun çalışması yakıt enjeksiyonu, püskürtme atomizasyonu ve buharlaştırma, soğutma, hava/yakıt karışımı hazırlığı ve silindir içi hareketlerden etkilenir. Bu nedenle, sayısal modelleme, motoru etkileyen tüm bu faktörleri iyileştirmek için önemli bir role sahiptir. Bu tez, kaynama ve normal koşullar altında tek delikli bir GDI enjektörü ile sabit bir hacim haznesine enjekte edilen yakıt spreylerinin sayısal analizini içermektedir. Bu tezin amacı, kaynayan sprey simülasyonlarında kullanılabilecek sayısal bir model geliştirmek ve deneysel verilere karşı nümerik modelin sonuçlarını sprey açısı ve sprey penetrasyonu açısından doğrulamaktır. Başlangıçta GDI spreyleri, OpenFOAM’ın benzin enjeksiyonları için ayarlanmış standart sprey simülasyon modeli ile simüle edilmiştir. Daha sonra model, hem kaynayan hem de normal püskürtme simülasyonları için modifiye edilmiş ve sayısal analiz sonuçları, deneysel veri ile karşılaştırılmıştır. Sonuc¸ olarak; deşarj katsayısı ve sprey başlangıç açısı, sayısal sonuçlar üzerinde kritik etkilere sahiptir.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 41-44), Text in English; Abstract: Turkish and English, The discovery of the lotus effect relating to the hydrophobic nature of lotus leaves is significant to surface structures on wetting. By considering the lotus effect, efforts have been made to mimics the effect of surface stuctures to manipulate wetting and surface patterning is introduced to capture underlying mechanism of lotus effect. Later, the effect of nanosized structures on rose petals is also addressed. Interestingly, while both lotus leaf and rose petal show hydrophobic behavior, due to nanosized structures, rose petals exhibit sticky behavior in contrast to the slippery lotus leaves. Herein, to investigate the effect of nanosized surface structures on wetting, molecular dynamics studies on wetting of nanopatterned silica surfaces are performed. Before performing wetting studies on the surfaces, ab initio based calcuations and molecular dynamics studies are conducted to assure modelled surfaces capture wetting behavior of silica surfaces and it is found that ab inito based calculations overestimate the interactions between water and silica surfaces. Consequently, parametric molecular dynamics studies are performed and force field parameters capturing wetting behavior of silica surfaces are proposed. Then, two different silica surfaces are subjected to investigation and applicability of models predicting contact angle is examined. Previous models proposed in the literature fail in predicting contact angle on nanopatterned silica surfaces. Therefore, initially, averaged water density inside the cavity is considered to characterize wetting behavior but significant variation from trendline is observed. Then, non dimensional surface parameter is proposed to capture wetting on nanopatterned silica surfaces and change in the work of adhesion is correlated with non dimensional surface parameter., Lotus yapraklarının hidrofobik doğası ile ilgili lotus etkisinin keşfi, ıslanma üzerindeki yüzey yapıları için önemlidir. Lotus etkisi göz önünde bulundurularak, ıslatma davranışını manipüle etmek için yüzey yapılarının etkisini taklit etmeye yönelik çabalar gösterilmiştir ve lotus etkisinin altta yatan mekanizmasını yakalamak için yüzey desenleme uygulanır. Daha sonra, nano-boyutlu yapıların gül yaprağı üzerindeki etkisi değinilmiştir. İlginç bir şekilde, hem lotus yaprağı hem de gül yaprağı, nano boyutlu yapılar nedeniyle hidrofobik davranış sergilerken, gül yaprakları kaygan nilüfer yapraklarının aksine yapışkan davranış sergiler. Burada, nano-boyutlu yüzey yapılarının ıslatma üzerindeki etkisini araştırmak için nano-desenlenmiş silika yüzeylerin ıslatılması üzerine moleküler dinamik çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yüzeylerde ıslatma çalışmaları yapılmadan önce, modellenen yüzeylerin silika yüzeylerinin ıslanma davranışını yakalamasını sağlamak için ab initio esaslı hesaplamalar ve moleküler dinamik çalışmaları gerçekleştirilmiştir ve ab inito esaslı hesaplamaların su ve silika yüzey arasındaki etkileşimi yüksek tahmin ettiği bulunmuştur. Dolayısıyla parametrik moleküler dinamik çalışmaları yapılmış ve silika yüzeylerin ıslanma davranışını yakalayan kuvvet alanı parametreleri önerilmiştir. Daha sonra, iki farklı silika yüzeyi araştırmaya tabi tutulmuştur ve temas açısını tahmin edebilen modellerin uygulanabilirliği incelenmiştir. Literatürde önerilen önceki modeller nano desenlenmiş silika yüzeylerde temas açısını tahmin etmekte başarısız olmaktadır. Bu nedenle, başlangıçta, oyuk içindeki ortalama su yoğunluğunun ıslatma davranışını karakterize ettiği düşünülmüştür, ancak trend çizgisinden önemli farklılıklar gözlenmiştir. Daha sonra, nano desenlenmiş silika yüzeylerde ıslanmayı yakalamak için boyutsuz yüzey parametresi önerilmiştir ve adezyon işindeki değişim, boyutsuz yüzey parametresi ile ilişkilendirilmiştir., TUBITAK (217M460)

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 52-57), Text in English; Abstract: Turkish and English, One of the most important steps during the production of adhesively bonded fiber metal laminates (FMLs) is adhesive bonding. In glass fiber reinforced polypropylene/aluminum laminates, it is very difficult to provide good bond strength. In order to solve this problem, applying various surface pre-treatments to the bonding surfaces prior to adhesively bonded is very important for good performance properties. In the present study, glass fiber reinforced polypropylene (GFPP) composite plates were manufactured from (±450) fabrics using hot press compression method. Tensile, Charpy impact and flexural tests were performed to investigate the mechanical properties of the composites. The produced GFPP plate and Al were used as the adherends and polyurethane-based film as adhesive in FMLs. While manufacturing FMLs, various surface modification techniques (silane and sandblasting pre-treatment) were applied to aluminum for good adhesion of GFPP and Al interface and their effect on the adhesive properties of GFPP/Al laminates were presented. The mechanical properties lap shear, and flexural strength and Mode-I fracture toughness of the adhesively bonded Al/GFPP laminates were investigated to evaluate the effects of surface treatments. Scanning electron microscope (SEM) was used to examine the fracture surfaces. Single lap shear test showed that the adhesion of the GFPP/Al was improved by treatments of aluminum surfaces with silane and sandblasting. According to Mode-I fracture toughness values, silane treated specimens gave the best results. Based on the flexural test results, no significant change was observed in the flexural strength values of treated specimens compared to non-treated specimens., Yapıştırıcı kullanılarak üretilen fiber metal laminatların (FML'ler) üretimi sırasında en önemli adımlardan biri, yapıştırıcı ile bağlama aşamasıdır. Cam elyaf takviyeli polipropilen / alüminyum katmanlı yapılarda, iyi yapışma mukavemetini sağlamak oldukça zordur. Bu problemi çözmek için, çeşitli yüzey önişlemlerinin, yapışma yüzeylere uygulanması, iyi performans özellikleri açısından çok önemlidir. Bu çalışmada, cam elyaf takviyeli polipropilen kompozit plakalar sıcak presleme yöntemi kullanılarak, ± 45 0 fiber yönlenmesinde ve örgüsüz kumaşlardan üretilmiştir. Üretilen kompozit plakanın mekanik özelliklerini belirlemek için çekme ve eğme testleri uygulanmıştır. Kompozit plakanın darbe özellikleri ise charpy darbe testi ile belirlenmiştir. Yapıştırıcı film kullanılarak üretilen FML yapılarda, üretilen CEPP plakası ve Al yapıştırılacak yüzeyler olarak seçilmiştir. FML'leri üretirken, CEPP ve Al arayüzünün iyi bir şekilde yapışması için alüminyuma çeşitli yüzey modifikasyon teknikleri (silan ile yüzey önişlemi ve kumlama yüzey önişlemi) uygulanmış ve bu tekniklerin CEPP / Al tabakalı yapıların yapışma özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu etkileri değerlendirmek için yapıştırıcı ile bağlanmış Al/CEPP tabakalı yapılara tek bindirmeli kayma, eğme ve mod-I kırılma tokluğu testleri uygulanmıştır. Kayma testinden sonra oluşan kırılma yüzeylerini incelemek için taramalı elektron mikroskopu kullanılmıştır. Tek bindirmeli kayma testi sonuçlarına göre, GFPP / Al yapılarının yapışma özelliklerinin, alüminyum yüzeylerin amino bazlı silan bağlayıcı ajanı ve kumlama ile işlenmesiyle geliştiği gözlemlenmiştir. Mode-I kırılma tokluğu değerlerine göre ise, silanla yüzey önişlemine tabi tutulmuş numuneler en iyi sonuçları vermiştir. Eğme testi sonuçlarına dayanarak, yüzeyleri önişleme tabi tutulmuş numunelerin eğme dayanımı değerlerinde, işlenmemiş numunelere göre önemli bir değişiklik gözlenmemiştir.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 58-60), Text in English; Abstract: Turkish and English, This study involves research and understanding of airfoil laminar boundary-layer transition based on three codes in written FORTRAN: panel code, boundary-layer code and stability code, namely HSPM, BLP2D and STP2D. All codes were connected to each other via inputs-outputs in the one code, called as PBS code. Firstly, the inviscid pressure distribution was obtained using Hess-Smith panel method. Secondly, differential boundary-layer equations were solved for obtained inviscid pressure distribution from panel code. Thirdly, stability calculation was performed using obtained boundary velocity profiles from boundary-layer code at each streamwise stations. Finally, the onset of transition location was predicted using en method based on linear small-disturbance theory. The PBS code was first validated on NACA 0012 and NACA 0015 airfoils making comparison with an experimental work in literature. After validation, three different thick airfoils designed for wind turbine applications were analyzed in terms of lift coefficient and transition location, namely NACA 64-618, DU91W250 and DU4050. The results were compared with XFoil’s viscous and inviscid solutions and experimental measurements based on infrared thermography. It was seen that amplified disturbance frequency magnitude, amplification starting point and choice of threshold value are key points to correctly predict transition point for en method. Additionally, it was found that followings: First, as airfoil thickness increases, the need of interactive boundary-layer method increases for accurate lift coefficient; however, transition point can be still correctly predicted using inviscid pressure distribution. Second, at high angle of attacks and high Reynolds numbers, laminar boundary-layer separation point can be directly taken as transition point instead of using the en method., Bu çalışma, kanat-profili laminer sınır-tabakası geçişini anlayabilmek için FORTRAN dilinde yazılmış¸ üç ayrı kod üzerine kuruludur: panel kod, sınır-tabakası kodu ve kararlılık kodu, bu kodlar sırasıyla HSPM, BLP2D and STP2D'dir. Bu üç kod birbiriyle girdi-çıktı ilişkisi üzerinden PBS kod olarak adlandırılan tek bir kodda bağlanmıştır. İlk olarak, kanat-profil kesitinde Hess-Smith panel metodu kullanılarak inviskoz çözüm yapılmış, ikinci olarak, elde edilen basınç dağılımı ile sınır-tabakası denklemleri çözdürülerek viskoz çözüm yapılmıştır. Üçüncü olarak, akış doğrultusunda her bir istasyon için elde edilen sınır-tabakası hız profilleri kullanılarak kararlılık denklemleri çözdürülmüş ve son olarak geçiş tahmini için doğrusal kararlılık teorisine dayanan eN yöntemi kullanılmıştır. PBS kodu ¨oncelikle NACA 0012 ve NACA 0015 kanat-kesitleri ¨uzerinde sınanarak, literatürdeki deneysel bir çalışma ile doğrulaması yapılmıştır. Doğrulamadan sonra, rüzgar türbini uygulamaları için özel olarak tasarlanmıs¸ kalın, üç farklı kanat-profilinin, NACA 64-618, DU91W250 ve DU4050, analizleri yapılarak kaldırma katsayısı değeleri ve geçiş noktası tahminleri hücum açısına göre çizdirilmiştir. Sonuçlar XFoil'in viskoz ve inviskoz çözümleri ile kızılötesi termografiye dayanan deneysel sonuçlarla kıyaslanmıştır. Doğru bir geçiş tahmini yapabilmek için eN geçiş tahmini yönteminde, amplifikasyon frekans büyüklüğü, amplifikasyon başlama yeri ve kritik değer seçiminin geçiş noktasını belirlemede anahtar rol oynadığı görülmüştür. Ayrıca şu bulgular saptanmıştır: Birinci bulgu, kanat-profil kalınlığı arttıkça, gerçekçi kaldırma katsayısı değerleri için etkileşimli sınır–tabakası yöntemine duyulan ihtiyacın arttığı, bununla birlikte, geçiş noktasının, inviskoz basınç dağılımı kullanılarak bile doğru bir şekilde tahmin edilebileceğidir. İkinci bulgu, yüksek hücum açılarında ve Reynolds sayılarında, eN yöntemi kullanmak yerine, laminer ayrılma noktasının doğrudan geçiş noktası tahmininde kullanılabileceğidir.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 59-61), Text in English; Abstract: Turkish and English, In this study, performance of a domestic gas burner from a gas cooktop will be evaluated. Compared to the induction and radiant cooktops, gas cooktops are less efficient, and they cause indoor air pollution. Air pollution is a global hot topic and fossil fuels are one of the biggest sources of it. Natural gas is widely used throughout the world and with this wide usage, gas cooktops are still preferred since it is also cheaper than electricity in some countries. Even though air pollution is a hot topic, the lack of indoor air quality regulations makes pollutant emissions from gas sources dangerous to human health. Even if a small improvement in efficiency or pollutant emission rate is performed, it will lead to a large impact on the global natural gas consumption or global air pollution. The aim of this study is to see effects of changing loading height on domestic gas burners. To make observations, experimental studies, which will be supported by numerical studies, will be performed according to requirements of European Norm., Bu çalışmada, setüstü ocaklarda kullanılan ev tipi bir gaz brulörünün performansı incelenecektir. İndüksiyon ve radyant setüstü ocaklar ile kıyaslandığında, gazlı setüstü ocaklar daha az verimlidir ve iç hava kirliliğine sebep olur. Hava kirliliği dünya çapında gündemde olan bir konu ve fosil yakıtlar bunun en önemli sebeplerinden biri. Doğal gaz dünyada geniş çapta kullanılıyor ve yaygın kullanımla birlikte elektriğe göre bazı ülkelerde daha ucuz olması, gazlı ocakları da hâlâ tercih sebebi yapıyor. Hava kirliliğinin dünya çapında gündem konusu olmasına rağmen, iç hava kalitesi ile ilgili düzenlemelerin eksikliği, atık çevre kirletici maddelerin insan sağlığına zarar verme riskini beraberinde getiriyor. Bu sebeple, gazlı ocakların verimliliğinde veya atık çevre kirletici madde salınım oranında küçük bir iyileştirme bile yapılsa, küresel doğal gaz kullanımına veya küresel hava kirliliğine olumlu yönde büyük bir etkisi olacaktır. Bu çalışmanın amacı, değişik tencere yükleme yüksekliklerinin, ev tipi bir gaz brulöründeki etkilerini görmektir. İncelemeleri yapmak için, Avrupa Normu’na uygun şekilde, sayısal çalışmalarla desteklenecek olan, deneysel çalışmalar yapılacaktır.

PubMed: 30644430, Mesoporous silica is an emerging technology to solve problems of existing and to support projected revolutionary applications ranging from targeted drug delivery to artificial kidney. However, one of the major driving mechanisms, electric charging of internal mesoporous surfaces, has not been characterized yet. In the nanoscale confinements of mesoporous structures made of pore throats and pore voids, surface charges diverge from existing theoretical calculations and show local variation due to two occurrences. First, when the size of pore throat becomes comparable with the thickness of ionic layering forming on throats' surfaces, ionic layers from opposite surfaces overlap so that ionic concentration on the surface becomes different than Boltzmann distribution predicts, and there will no longer be an equilibrium of zero electric potential at pore throat centers. Second, when this non zero potential inside throats becomes different than the potential of pore voids, ionic diffusion from void to throat creates axial ionic variation on surfaces. For such a case, we performed a pore level analysis on mesoporous internal surface charge at various porosities and ionic conditions. Pore parameters strongly affected the average internal charge which we characterized as a function of overlap ratio and porosity, first time in literature. Using this, a phenomenological model was developed as an extension of the existing theory to include nano-effects, to predict the average mesoporous internal surface charge as a function of EDL thickness, pore size and porosity.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 42-45), Text in English; Abstract: Turkish and English, Welding is a process that widely used in many areas of industry. Tungsten Inert Gas (TIG) welding process in several types of welding is often preferred in space and aircraft industry, defense industry, and automotive. The welding should be at the required limits and quality when working under pressure. Visual and physical welding quality determined by welding bead geometric parameters. Weld bead dimensions response variables as front height (FH), front width (FW), back height (BH), and back width (BW). In this thesis, Neuro-regression approach which is hybrid study of conventional regression analysis and artificial neural network. Third order polynomial function is used to design front width response itself. The differences between neuro-regression approach and conventional regression analysis while modeling the weld bead geometric dimensions are examined. Welding speed, wire feed rate, percentage of cleaning, gap, and welding current are taken as input variables of the system during modeling. Effects of welding speed, wire feed rate, percentage of cleaning, gap, and welding current on front height, front width, back height, and back width are expressed. Optimization of weld bead geometric parameters in TIG welding process were carried out by using Differential Evolution, Nelder Mead, Simulated Annealing and Random Search stochastic optimization algorithms. Two different problems of front width are studied. Differential Evolution is selected as stochastic search method to have minimum value of front width as a result of the study. All mathematical calculations are carried in Wolfram Mathematica., Kaynak endüstrinin bir çok alanında yaygın olarak kullanılan bir prosestir. Bir çok kaynak türünün içinde TIG kaynağı uzay ve uçak sanayi, savunma sanayi, ve otomotiv alanlarında sıkça tercih edilir. Kaynağın basınç altında çalışacağı durumlarda istenilen limitlerde ve kalitede olması gerekmektedir. Kaynak kalitesini görsel ve fiziksel olarak kaynak dikişi ölçüleri belirler. Kaynak dikişinin kesit geometrisi üst yükseklik (FH), üst genişlik (FW), alt yükseklik (BH) ve alt genişlik (BW) ölçülerinden oluşur. Bu tezde Nöro-regresyon yaklaşımı kullanılmıştır. Nöro-regresyon yaklaşımı, geleneksel regresyon analizi ve yapay sinir ağları kullanımının hibrit bir çalışmasıdır. Üst genişlik 3. dereceden bir polinom ile ifade edilmiştir. Nöro-regresyon ve geleneksel regresyon ile yapılan çalışmaşalarda üst genişliğin modellemesi esnasında karşılaşılan R2 sonuçları karşılaştırılmıştır. Kaynak hızı, kaynak besleme oranı, temizlik yüzdesi, boşluk ve kaynak akımı parametreleri bu çalışmada model girdisi olarak alınmıştır. Diferansiyel Gelişim, Değiştirilmiş Nelder Mead, Benzetilmiş Tavlama ve Rastgele Arama stokastik optimizasyon algoritmaları kulllanılarak kaynak dikişine ait ölçülerin optimizasyonları gerçekleştirilmiştir. Üst genişlik ile ilgili iki ayrı problem çalışılmıştır. Çalışmanın sonucunda Diferansiyel Gelişim metodu, stokastik optimizasyon metodu olarak seçilmiştir. Bütün çalışmalar Wolfram Mathematica programında gerçekleştirilmiştir

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2018, Includes bibliographical references (leaves: 82-86), Text in English; Abstract: Turkish and English, Collaborative robots are a relatively new concept in robotics and industrial automation. Traditional industrial robots are relatively expensive, heavy, and dangerous devices for humans since they are enclosed in working cells with fences. Nowadays, in small and medium enterprises (SMEs), instead of traditional robots lightweight and versatile robots are required which can work alongside human co-workers. In such applications, human safety is a critical factor. ISO has produced new standards for these robots to regulate their collaborative work with human co-workers and named these robots as collaborative robots. The subject of the thesis is related to the actuation systems of light-weight collaborative robots. For these robots, a variety of actuation systems are designed in recent years which are usually modular and compact actuation systems. The main aim of the thesis is to analyze and model of a commonly used actuation system in collaborative robots and to verify its model., İşbirlikçi robotlar robotikte ve endüstriyel otomasyonda nispeten yeni bir konsepttir. Geleneksel endüstriyel robotlar nispeten pahalı, ağır ve çitlerle çevrelenmiş çalışma hücreleri içinde olan, insanlar için tehlikeli cihazlardır. Günümüzde, küçük ve orta ölçekli işletmelerde (KOBİ’ler), geleneksel robotlar yerine, insan iş arkadaşlarıyla birlikte çalışabilecek hafif ve çok yönlü robotlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tür uygulamalarda insan güvenliği kritik bir faktördür. ISO, bu robotların insan meslektaşlarıyla ortak çalışmalarını düzenlemek için yeni standartlar üretmiş ve bu robotları işbirlikçi robotlar olarak adlandırmıştır. Tezin konusu hafif işbirkçi robotların eyleyici sistemleriyle ilgilidir. Bu robotlar için, son yıllarda genellikle modüler ve kompakt olmak üzere çeşitli eyleyici sistemler tasarlanmıştır. Tezin temel amacı işbirlikçi robotlarda genel olarak kullanılan eyleyici sistemi analiz etmek, modellemek ve modelini doğrulamaktır.

In this study, control of a endoscope robot for the pituitary gland surgery is presented. This co-worker robot has non-backdrivable actuation system with external brakes on the actuators. Since it is required to move in a constrained environment, which is the inside the nostrils in this case, modifications are required for the motion controller. In order to provide safe procedure, the maximum force and torque limits are defined for the real surgical case by using human cadaver head. By considering these limits and application specific requirements, a compliance controller is proposed and experimentally tested., This work is supported by The Scientific and Technological Research Council of Turkey via grant number 115E726.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 51-53), Text in English; Abstract: Turkish and English, Nowadays, milling process is one of the most widely used metal processing methods in many fields from space and aircraft to automotive industry. The surface roughness values of the workpiece in milling process vary depending on the thermal, chemical and abrasive loads that occur during cutting. Spindle speed, depth of cut and feed rate are the cutting parameters affecting the surface roughness. Hence, these parameters at the time of machining constitute an important issue. Accordingly, in this thesis optimization of surface roughness has been performed using the stochastic search methods. First, using experimental data obtained in the milling process, it was aimed to establish a regression model to determine average surface roughness equation as an objective function. The cutting parameters and average surface roughness value were considered as input and output in regression analysis, respectively. In this study, seven different mathematical models have been established and examined to carry out regression analysis. The reliability and stability of the mathematical models were investigated. The most appropriate mathematical model has been constructed and then used as an objective function for optimization. Nelder-Mead, Random-Search, Simulated Annealing, and Differential Evolution were the stochastic search algorithms to perform the optimization in the present study. In conclusion, it was found that the minimum average surface roughness value depends on spindle speed, depth of cut and feed parameters., Günümüzde metal işleme yöntemlerinden biri olan frezeleme işlemi uzay ve uçak sanayinden otomotiv sanayisine kadar bir çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. İş parçasının yüzey pürüzlülük değerleri kesme anında oluşan termal, kimyasal ve aşındırıcı yüklere bağlı olarak değişmektedir. İş mili hızı, kesme derinliği ve ilerleme, yüzey pürüzlülüğünü etkileyen kesme parametreleridir. Bu nedenle, işleme anındaki bu parametreler önemli bir konudur. Buna göre, bu tezde yüzey pürüzlülüğü optimizasyonu stokastik arama yöntemleri kullanılarak yapılmıştır. İlk olarak, frezeleme işleminde elde edilen deneysel verileri kullanarak, ortalama yüzey pürüzlülüğü denklemini amaç fonksiyonu olarak belirlemek için bir regresyon modelin oluşturulması amaçlanmıştır. Kesme parametreleri ve ortalama yüzey pürüzlülüğü değeri, optimizasyon analizinde sırasıyla girdi ve çıktı olarak kabul edildi. Bu çalışmada, regresyon analizi yapmak için yedi farklı matematiksel model kurulmuş ve incelenmiştir. Matematiksel modellerin güvenilirliği ve kararlılığı araştırılmıştır. En uygun matematiksel model inşa edilmiş ve sonra optimizasyon için amaç fonksiyonu olarak kullanılmıştır. Nelder-Mead, Random- Search, Simulated Annealing ve Differential Evolution bu çalışmada optimizasyonu gerçekleştirmek için kullanılan stokastik arama algoritmalarıdır. Sonuç olarak, minimum ortalama yüzey pürüzlülük değerinin iş mili hızına, kesme derinliğine ve ilerleme parametrelerine bağlı olduğu bulunmuştur.

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 79-88), Text in English; Abstract: Turkish and English, As we consider the pollutions caused by combustion engines, they have a big impact on several problems like global warming, acid rain, etc. Engineers and scientists are willing to control the pollutants and to reduce them as low as possible. There are some possible solutions to reduce environmental problems such as diesel particulate filters, high pressure fuel injection equipment, and sophisticated piezo injectors and associated control systems. However, all mentioned solutions need a modification on the current engine system to be used. Because of high costs of modification, recently, fuel-based solutions are more popular. This study investigates one of the possible fuel-based solutions which is water-in-diesel emulsions. Through the work, spray characteristics such as spray penetration and spray angle have been examined and compared with neat diesel spray. In order to achieve the purpose of this research, experiments have been carried out in a constant volume combustion chamber and all have been recorded by the help of a high-speed camera. A Matlab algorithm has been developed to analyse the recorded data. It was found that, due to lower volatility of the water, water-in-diesel emulsion has longer and wider spray when compared to neat diesel spray. According to the literature, this results in better fuel-air mixing for combustion process, hence cleaner exhaust gas., Yanma motorlarından kaynaklanan çevre kirlilikleri düşünürsek, küresel ısınma, asit yağmurları gibi birçok problemler üzerinde büyük etkileri var. Mühendisler ve bilim insanları çevre kirliliklerini kontrol etmek ve onları olabildiğince azaltmayı istiyorlar. Çevresel problemleri azaltmanın dizel partikül filtresi, yüksek basınçlı yakıt enjeksiyon ekipmanları, ve piezo enjektörler ve ilgili kontrol sistemleri gibi olası çözümleri var. Fakat, bütün bahsedilen çözümlerin kullanılabilmesi için mevcut motor sisteminde modifikasyon yapılması gerekir. Modifikasyonun yüksek maliyetleri yüzünden, son zamanlarda, yakıt-bazlı çözümler daha popülerdir. Bu çalışma yakıt-bazlı çözümlerden bir tanesi olan su içeren dizel emülsiyonlarını inceler. Çalışma boyunca, sprey uzunluğu ve sprey açısı gibi sprey karakterizasyonları incelendi ve saf dizel sprey ile karşılaştırıldı. Çalışmanın amacını başarabilmek için, sabit hacimli yanma odasında deneyler gerçekleştirildi ve hepsi yüksek hızlı kamera yardımı ile kaydedildi. Kaydedilen datayı analiz edebilmek için bir Matlab algoritması geliştirildi. Suyun alçak uçuculuğundan ötürü, su içeren dizel emülsiyonu saf dizel spreyi ile kıyaslandığında daha uzun ve daha geniş spreye sahip olduğu bulunmuştur. Literatüre göre, bu durum yanma prosesi için daha iyi yakıt-hava karışımı ile sonuçlanır, böylelikle daha temiz eksoz gazı oluşur.

Haptic devices are used to increase the telepresence level by providing the sense of touch to the human operator. Simultaneously, they capture the targeted motion of the human operator to generate a motion demand for the teleoperated slave system. Considering a scenario where the slave system’s end-effector is handled by the human operator at the master side, which is attached to the haptic device, an ideal haptic interaction involves the feeling of only the end-effector dynamics and the accurate sensation of the end-effector pose. The performance of a haptic device is based on these two functionalities. In this paper, the experimental evaluation of the actuation and sensing capabilities of a haptic device, HIPHAD v1.0 kinesthetic haptic device, is presented., The Scientific and Technological Research Council of Turkey

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 51-52), Text in English; Abstract: Turkish and English, In this study, we present a design alternative to prevent the icing of a wind turbine blade in the cold climate wind zones. The main objective is to create a thin film around the wing profile that can protect the surface from ice formation. In order to form this insulating layer, the leading edge, which is the region where the icing started first, the circular openings that could provide hot air to the outside of the wing, were added to geometries. By means of these openings, it has been tried to provide a solution that will prevent ice on the surface without the need to heat the entire wing. At the same time, the effect of these openings on the wing, the distance between the openings and the positions and diameters of the wings on the lifting performance of the wing were investigated. Throughout the study, the design parameters were all proportional to the chord length of the wing. In the model stage, instead of the entire wing, only one section of the wing was modeled using symmetry boundary conditions in order to use the existing limited computing power more efficiently. In this way, both the number of network elements and the calculation time can be modeled in such a way that the distance between the openings is equal to the width of the section. The results show that the lifting force, as can be expected, is small. As the width, i.e. the distance between the openings increased, the lifting force became more stable, while the film layer temperature decreased., Bu çalışmada, bir rüzgar türbini kanadının, soğuk iklim rüzgar sahalarında buzlanmasını engelleyecek bir dizayn alternatifi sunulmuştur. Temel amaç, kanat profilinin etrafında, yüzeyi buz oluşumundan koruyabilecek ince bir film tabakası oluşturmaktır. Bu izolasyon tabakasını oluşturabilmek için buzlanmanın ilk olarak başladığı bölge olan uç bölgesine, kanadın dışına sıcak hava verebilecek dairesel açıklıklar eklenmiştir. Bu açıklıklar vasıtasıyla, kanadın tamamını ısıtmaya gerek kalmadan, sadece yüzey üzerinde buzlanmayı engelleyecek bir çözüm üretilmeye çalışılmıştır. Aynı zamanda bu açıklıkların kanat boyunca aralarındaki mesafenin, kanat üzerindeki konumlarının ve çaplarının, kanadın kaldırma performansına olan etkisi incelenmiştir. Çalışma boyunca tasarım parametrelerinin hepsi kanadın kord uzunluğuna oranlanmıştır. Model aşamasında, mevcut limitli hesaplama gücünü daha verimli kullanabilmek adına, tüm kanat yerine, kanadın sadece bir kesiti simetri sınır koşulları kullanılarak modellenmiştir. Böylelikle hem ağ elemanı sayısından ve hesaplama süresinden kara geçilirken, hem de açıklıklar arası mesafe kesit genişliğine eşit olacak şekilde modellenebilmiştir. Sonuçlara bakıldığında, kaldırma kuvvetinde, tahmin edilebileceği gibi, ufak kayıplar görülmüştür. Genişlik, yani açıklıklar arası mesafe arttıkça kaldırma kuvveti daha stabil bir hale gelirken, film tabakası sıcaklığında düşüşler gözlemlenmiştir.

7th International Istanbul Smart Grids and Cities Congress and Fair (ICSG); APR 25-26, 2019; Istanbul, Turkey, Fifty-four percent of the world's population lives in big cities and it is projected to increase to nearly 70% by 2050s. Rapid and dense urbanization leads to smart cities which improve the quality of lives of the citizens. Therefore, development of smart cities is becoming vital. The quality of the citizens is affected by many factors including poor air quality, increased pollutants and microclimates called urban heat islands. The URBAN GreenUP project, initiated in June 2017, is a project funded under the European Union's Horizon 2020 programme. The main objective of the project is the development, application and replication of re-naturing Urban Plans in a number of European cities. In this study, measurement of nature-based solutions for mitigation of urban heat island effect and improvement of air quality for Urban GreenUP project in Izmir, will be introduced.

Parallel manipulators are known to be more stiff than the serial manipulators. However, modeling the stiffness for parallel manipulators are difficult compared to serial manipulators due to the constrained structure and passive joints. In addition, computation of the stiffness model for parallel manipulators are exhausting since it requires an iterative solution algorithm due requirement of force-position convergence of all serial chains connecting to the same mobile platform. Direct solutions are faster however, they lack in accuracy. In this study, direct solution is preferred for real-time application and analytic stiffness model of the modified R-CUBE mechanism is obtained by using Virtual Joint Method (VJM). The finite element (FE) model is constructed and simulated to validate the analytical model. Then, a combination of external wrenches $$\pm 5$$ N in various directions are applied on the mobile platform in both FE and VJM in some critical poses. Finally, the computed numerical results are listed and compared along with their computation times. © Springer Nature Switzerland AG 2019

A kinesthetic haptic device’s performance relies on unpowered, powered and controlled system characteristics. In this paper, a critical review is carried out for the well-known metrics for kinematics, stiffness and dynamic aspects of robots that can be applied in evaluating the unpowered system performance of kinesthetic haptic devices. The physical meanings of these metrics are discussed and the important factors that affect the unpowered system performance of a kinesthetic haptic device are revealed., TUBITAK

Minimally invasive surgery is increasingly being preferred over conventional surgery, however many problems still persist in longer surgeries such as pituitary surgeries, where surgeons are still required to hold an endoscope in their hand for prolonged periods of time. Many modern approaches have recently been proposed in literature to reduce the surgeon’s effort. In this paper we extended upon these previous attempts and presented a promising solution; a real time teleoperation scheme with 3 different modes of operation, composed of a wearable ring system that captures and transmits voluntary hand motions over a wireless connection to a slave system. Accordingly, this slave system processes the received data to generate velocity demands for the robot endoscope controller. Finally, the feasibility of the proposed modes of operation are demonstrated and compared by measuring their learning curve and effort by running a set of training simulations on human subjects., The Scientific and Technological Research Council of Turkey

Thesis (Master)--Izmir Institute of Technology, Mechanical Engineering, Izmir, 2019, Includes bibliographical references (leaves: 103-108), Text in English; Abstract: Turkish and English, Experimental and numerical quasi-static and high strain rate tests, including compression, indentation and direct impact, were performed on a cellular concrete in order to investigate the effect of strain rate on the compressive strength. The results of compression tests indicated three distinct regions of the compressive strength dependence on strain rate. A relatively lower strain rate dependent compressive stress was found in the quasi-static strain rate-regime, 2x10-3-2x10-1 s-1, a relatively high strain rate dependent compressive stress in the dynamic strain rate-regime, 180-103 s-1 and a cut-off strength above 103 s-1. The dynamic increase factor (DIF=dynamic/static fracture strength) varied between 1 and 2.5 from quasi-static to dynamic strain rate-regime with a sharp increase after about 100 s-1. The indentation tests using 25 and 30 mm-diameter indenters in the quasi-static strain rate-regime (uniaxial state of strain) and resulted in moderate DIF values (1-1.13), very similar with those of the quasi-static compression tests (1-1.15). In the indentation tests, the DIF values significantly and also confirmed the numerically determined DIF values of concrete at 1000 s-1 (~1.30) without radial and axial inertia. The compression and direct impact tests in the Split Hopkinson Bar (SHPB) set-up were implemented numerically in LS-DYNA using an anisotropic strain rate insensitive material model, MAT_096 (MAT BRITTLE DAMAGE). The stress readings were performed at the specimen different locations of the SHPB and indicated that radial and axial inertia were dominant between 1 and 30 m s-1 (30-1000 s-1)., Gaz betonlar basma, girinti ve direkt çarpma yöntemleriyle deneysel ve nümerik olarak yarı-statik ve yüksek deformasyon hızlarında test edilmiş ve deformasyon hızının basma mukavemeti üzerindeki etkisi gözlemlenmiştir. Basma testleri sonucunda deformasyon hızına bağlı üç farklı basma mukavemeti bölgesi belirlenmiştir. Yarı-statik deformasyon hızında daha düşük hıza dayalı mukavemet artışı gözlenirken (2x10-3- 2x10-1 s-1), yüksek deformasyon hızlarında yapılan testlerde daha yüksek hıza dayalı mukavemet artışı olduğu saptanmıştır (180 s-1-103 s-1). 103 s-1 deformasyon hızından sonra mukavemet artışı sabit kalmıştır. Yüksek deformasyon hızlarındaki mukavemetin yarı-statik deformasyon hızlarındaki mukavemete oranı Dinamik Artış Faktörü (DAF) olarak tanımlanmaktadır. Söz konusu oran yapılan çalışmalar sonucunda 1-2.5 arasında çıkmış ve 100 - 1000 s-1 deformasyon hızlarında ani bir artış göstermiştir. 25 ve 30 mm basma uçlarıyla yarı-statik deformasyon hızlarında yapılan girinti testleri makul bir DAF oranı (1-1.15) ile tek eksenli gerinim durumu sağlamış ve basma testlerinin yarıstatik deformasyon hızlarındaki DAF'a (1-1.13) benzer bir sonuç göstermiştir. Deneysel sonuçlar girinti testlerinin DAF'ı düşürdüğünü göstermiştir. Deformasyon hızı etkisinin girilmediği nümerik çalışmalarda 1000 s-1'deki DAF'ın 1.30 olduğu gözlenmiştir. Deneysel basma testleri nümerik olarak LS-DYNA ile deformasyon hızı etkisi olmayan anizotropik malzeme modeli MAT_096 (MAT BRITTLE DAMAGE) kullanılarak modellenmiştir. Farklı hızlardaki mukavemet, numune-bar temas alanındaki merkez ile yüzey elemanlarından ve deneysel çalışmalardaki gerinim ölçerin bulunduğu konumdaki elemandan belirlenmiştir. Radyal ve eksenel ataletin 1 ve 30 m s-1 çarpma hızlarında (30-1000 s-1) mukavemet üzerinde etkili olduğu gözlemlenmiştir.

Although the kinematic synthesis of planar function, point-path and motion gen-erators are vastly studied in the literature, surprisingly synthesis of line-path gen-erators is not formulized in detail. This study presents the formulization of the planar 4-bar line-path generator synthesis problem for up to 5 homologous posi-tions. Numerical examples for 3 and 4 line positions are presented for the illustra-tion of the formulations.