Search

Gıda ve medikal ürünlerin üretildiği makinalarda kullanılan geleneksel rulmanlar, yağlama sisteminde meydana gelebilecek yağ kaçağı riski göz önünde bulundurulduğunda hijyenik çalışma şartları için elverişsizlerdir. Bu problemin çözümü için hijyenik ortamlarda yağlama problemi olmayan polimer rulmanların kullanımı günümüzde gittikçe yaygınlaşmaktadır. İç ve dış bilezikleri polimer malzemeden, bilyaları ise çelik veya başka malzemelerden olan rulmanlar, polimer hibrid rulmanlar olarak adlandırılmaktadır. Polimer rulmanların çok fazla avantajı olmasına karşın yük taşıma kapasitesi çelik rulmanlara göre çok daha düşüktür. Rulmanların uzun zaman kullanılabilmesi için yapılan yüklemelerin elastik sınırlar içerisinde olması gerekmektedir. Rulmanlarda elastik bölge sınırının tespit edilmesi ve analizi için, bilya ve bilezikler arasındaki temas mekaniğinin modellenmesi gerekir. Dolayısıyla hibrid polimer rulmanlar ile desteklenmiş bir şaft-rulman sisteminde de, temas mekaniğinin modellenerek rulmanın çalışma bölgesinin analiz edilmesi önemlidir. Çelik rulmanlarda temas mekaniği analiz edilirken Hertz temas teorisi kullanılmaktadır. Polimer rulmanlarda ise temas mekaniği analiz edilirken, bilya ile viskoelastik malzemeden üretilen bilezikler arasındaki temasın elasto-plastik temas yöntemi kullanılarak modellenmesi gerekmektedir. Bu amaçla, rulman üzerindeki kuvvetler ile birlikte, şaft-rulman sisteminin iki serbestlik dereceli hareket denklemleri elde edilmiş, bazı kabuller yapılarak dördüncü mertebeden Runge-Kutta metodu ile iteratif yöntemler ile MATLAB ortamında çözdürülmüştür. Modele sıcaklık değerleri ile değişen elastisite modülü dolayısı ile değişen rulmanın katılığı da eklenmiştir. Bu tez kapsamında, polimer rulmanların dinamik karakteristiklerinin araştırılması amacıyla bir deney düzeneği kurulmuştur. Sistemin titreşim karakteristiğini belirlemek amacıyla ivmeölçerler kullanılmıştır. Aynı zamanda test rulmanı üzerine yerleştirilen ısıl çift ile sistem çalışırken oluşan sıcaklık değişimi belirlenmiştir. Ayrıca test sistemine yerleştirilen yük hücresi ile hibrid polimer rulmanların sürtünme karakteristiğinin değişimi de incelenmiştir. Sensörlerden alınan verilerin bilgisayara kaydedilmesi amacıyla bilgisayarlı veri toplama sistemi kullanılmıştır. Bu veri toplama sistemi ile deney esnasında ivmeölçerden, ısıl çiftten ve yük hücresinden alınan sinyaller MATLAB ortamında geliştirilen bir algoritma ile bilgisayara kaydedilmiştir. Kaydedilen veriler yine MATLAB ortamında hem zaman tanım bölgesinde hem de frekans tanım bölgesinde analiz edilmiş sonuçlar tartışılmıştır.

Polymer hybrid ball bearings' balls and rings consist of different materials. Rings have been manufactured viskoelastic material. The traditional ball bearings ball-ring contact analyse with Hertzian contact theory but polymer hybrid ball bearings has not been analyse with the Hertzian contact theory. Polymer ring-ball contact has been analysed with elasto-plastic contact model instead of Hertzian contact theory. Elasto-plastic contact model has two model which are indentation and flattening. These model have been evaluated contact area as elastic region, elasto-plastic region or plastic region. Elastic contact region evaluate the same as Hertzian contact theory. Ball bearings has long lifetime to run elastic region and away from resonance condition. Friction has been caused the systems temperature to rise while the shaft-bearing system run. This condition has been caused to drop elastic modulus and stiffness of polymer bearing. Elastic modulus has been affect the bearings force capacity and stiffness. Stiffness affect the natural frequency of systems. For researching temperature effect on elastic modulus and vibration characteristic of ball bearings mathematical model has been created. Radial deep groove ball bearings geometric and material properties have been used in mathematical model. Simulations have been done via MATLAB software program. As a result, elastic modulus and natural frequency of systems' decreases with temperature rise. Although force capacity related with elastic modulus, force capacity increase with temperature rise because of critic deformation., Polimer hibrit rulmanlarda bilezikler viskoelastik malzemeden bilyalar ise farklı malzemeden üretildiklerinden temas mekaniği çelik rulmanlarda olduğu gibi elastik temas olan Hertz temas ile incelenememektedir. Hertz temas yerine elasto-plastik temas modelinde Hertz temasla aynı olarak değerlendirilen temas modeli kullanılarak incelenmelidir. Elasto-plastik temas iz (indentation) model ve düzleşme (flattening) modeli olarak iki modelden oluşmaktadır. Elasto-plastik modeller elastik, elasto-plastik ve tam plastik bölge olmak üzere üç temas bölgesine ayrılarak değerlendirilmektedir. Elastik temas bölgesi Hertz temasla aynı değerlendirilmektedir. Rulmanların kullanım ömürlerinin uzunluğu açısından elastik bölgede ve rezonans frekansından kaçınılarak çalıştırılmaları önem taşımaktadır. Polimer rulmanla yataklanmış şaft-rulman sistemi çalışırken sürtünmeden dolayı oluşan sıcaklık artışı polimer rulmanın elastisite modülünü, yük taşıma kapasitesini, katılığını dolayısıyla sistemin doğal frekansını değiştirmektedir. Bu çalışmada polimer rulmanların sıcaklıkla değişen elastisite modülü değerlerinin, rulmanın katılığının ve sistemin doğal frekansının nasıl etkilendiğini belirlemek amacıyla temas mekaniğinin de dahil edildiği matematiksel modelleme yapılmıştır. Radyal sabit çelik bilyalı polimer hibrit rulmanın geometrik ve malzeme özellikleri kullanılarak MATLAB programı yardımı ile simülasyonlar yaptırılmıştır. Sonuç olarak sıcaklık artışının polimer rulmanın katılığının dolayısıyla sistemin doğal frekansının düşmesine neden olduğu belirlenmiştir. Aynı zamanda sıcaklık artışının polimer rulmanın yük taşıma kapasitesinde artışa neden olduğu belirlenmiştir

Füze teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte yapısal dinamik çalışmalara olan ilgi günden güne artmaktadır. Deneysel modal analiz teorisi havacılık ve uzay alanında yapısal dinamik çalışmaların pek çoğunun temelini oluşturmaktadır. Uçuş boyunca aerodinamik tahrike maruz kalan füzelerin modal testlerinde, doğru girdilerin uygulanabilmesi için tahrik koşullarının en iyi şekilde benzetilmesi önem arz etmektedir. Bu tez kapsamında, modal testler sırasında dinamik karakterizasyonu yapılan test kalemine, tahrikin aynı anda çok eksende uygulanması senaryosu üzerinde çalışılmıştır. Sonlu elemanlar analizleri ve deneysel modal analizler ile yapının farklı tahrik durumlarındaki dinamik karakterinin tahmin edilmesine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Çalışmada geliştirilen test modellerinde öncelikle basit bir kiriş modeli üzerinden deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Sonlu elemanlar analizleri ile yapılan çözümlemeler modal testler ile doğrulanmıştır. Sonrasında uçaktan atılan mühimmat çeşitlerinden olan MK-82 modeli kullanılarak test ve modelleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Modal davranışın tek eksende tahrik ve çok eksende tahrik uygulandığı durumlardaki karşılaştırmaları ortaya konulmuştur. Böylece bir füzenin dinamik karakterizasyonunda çok eksenli tahrik durumu için modal davranışın hem deneysel olarak hem de sayısal modelleme ile ortaya konulması sağlanmıştır. Çoklu eksende çoklu girdi ile yapılan sarsıcı testlerinde tüm eksenlerdeki eğilmelerin daha belirgin şekilde elde edildiği gözlenmiştir. Tez kapsamında ortaya konan deneysel çalışma literatürde geçen çoklu eksendeki tahrik uygulamalarının etkin faydalarını doğrulamaktadır. With the rise in missile technologies, interest in structural dynamic studies is increasing day by day. Experimental modal analysis theory forms the basis of most of the structural dynamics studies in the field of aviation and space. In modal tests of missiles that are subjected to aerodynamic effects during flight, it is important to simulate the aerodynamic effects in the best way in order to apply the correct input excitation. Within the scope of this thesis, the scenario of applying the input excitation in multiple axes at the same time to the test item, whose dynamic characterization was performed during modal tests, was studied. Studies have been carried out to estimate the dynamic character of the structure with finite element analysis and experimental modal analysis. In the test models developed in the study, first, experimental studies were carried out on a simple beam model. Analyzes made with finite element analysis were verified with modal tests. Afterwards, testing and modeling studies were carried out using the MK-82 model, which is one of the ammunition types thrown from the aircraft wing. Comparisons of modal behavior when single-axis input excitation and multi-axis input excitation are applied are presented. Thus, in the dynamic characterization of a missile, the modal behavior for the multi-axis excitation case has been demonstrated both experimentally and by numerical modeling. It was observed that bending in all axes was obtained more clearly in the shaker tests performed with multiple inputs in multiple axes. The experimental study presented within the scope of the thesis confirms the effective benefits of multi-axis input excitation applications mentioned in the literature.

Yapıştırma bağlantıları günümüzde birçok sektörde sıklıkla kullanılmaktadır. Bunlarınbaşlıcaları havacılık ve uzay, otomotiv, denizcilik ve inşaat sektörleridir. Gelişen malzemeteknolojisiyle birlikte farklı tip malzemelerin birleştirilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır.Kompozit-metal, polimer-metal veya metal-metal bağlantıları için yapıştırıcılar önemli birkonuma gelmiştir. Bu gelişmeler beraberinde yapıştırıcı dayanımı hakkındakiaraştırmaların önünü açmıştır. Bu çalışmada 2024-T3 alüminyum malzeme ve 3Mfirmasına ait DP490 yapısal epoksi yapıştırıcı kullanılarak oluşturulmuş yapıştırmabağlantıları statik ve dinamik yükler altında incelenmiştir. Statik testler düşük çekmehızlarında gerçekleştirilen çekme testlerinden oluşmaktadır. Çekme ve kesme tipinumuneler kullanılarak farklı mekanik yüzey işlemlerinin ve yapıştırıcı kalınlığınındayanıma etkisi incelenmiştir. Uygulanan yüzey işlemlerine karşılık gelen pürüzlülükdeğerleri ölçülmüştür. Dinamik yük durumunu incelemek içinse bir deney düzeneğitasarlanmıştır. Bu deney düzeneği temel olarak bir servo motor ile tahrik edilen slidercrankmekanizmasıdır. Mekanizmanın sabit tarafına bağlanan çekme yayları, motorhareketiyle birlikte yapıştırıcı bağlantısına değişken yük uygulamaktadır. Farklı yaykatsayılarına sahip çekme yayları kullanılarak yapıştırma bağlantılarının yorulma davranışıincelenmiştir.Bilim Adhesive joints are frequently used in many industries today. The most important of theseare aerospace, automotive, marine and construction industries. With the developingmaterial technology, the necessity of bonding different types of materials has beenemerged. Adhesives were gained an important position for composite-metal, polymermetalor metal-metal connections. These developments pave the way for research onadhesive strength. In this study, adhesively bonded joints made by using 2024-T3aluminum material and DP490 structural epoxy adhesive from 3M company wereinvestigated under static and dynamic loads. Static tests were consisting of tensile testsperformed at low tensile speeds. The effects of different mechanical surface treatments andadhesive thickness on joint strength were investigated by using tensile and shearspecimens. An experimental test setup was designed to examine the dynamic loadconditions. This experimental setup is basically a slider-crank mechanism which is drivenby a servo motor. Extension springs attached to the fixed side of the mechanism apply avariable load to the adhesively bonded joint with the motor action. The fatigue behavior ofbonded joints was investigated by using extension springs with different springcoefficients.

Havacılık ve otomotiv endüstrisinde sıklıkla kullanılan elastomerik malzemelerden birisi olan doğal kauçuk türevi malzemeler 140 oC ve 180 oC sıcaklık değerleri arasında farklı kullanım ve amaçlara yönelik tercihler doğrultusunda kürlenme ile üretim aşamasından geçmektedir. Üretim aşamasında kürlenme sıcaklık değeri ve termal sıcaklık dağılımı, elde edilecek nihai ürünün kürlenme statüsünü doğrudan etkilemektedir. Kürlenme aşamasında sıcaklık dağılımının nihai ürünün tüm bölgelerinde aynı değere ulaşamaması durumu üretim aşamasında sıklıkla karşılaşılan problemlerdendir. Parça boyutu değiştikçe, iç ve dış bölgeler arasındaki kürlenme sıcaklığı ve kürlenme statüsü farkı nihai ürünün mekanik özelliklerinin homojen dağılım gösterememesine neden olmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı sıcaklık değerleri ve kürlenme sürelerinde üretilen doğal kauçuk tabanlı test parçalarının ömür süreleri çekme yorulma deneysel testleri ile incelenmiştir. Bu amaçla, MSC Patran ve MSC Nastran bilgisayar destekli yapısal ve termal analiz programı yardımıyla üretim ve test aşamasına ait ön parametreler belirlenmiştir. Sıcaklık ve stress dağılımı analizleri ile uygun malzeme boyutu, şekli ve değişken pişirme sürelerine karar verilmesinin ardından, bu parametreler ile doğal kauçuktan ürettirilen numuneler tek eksende çekme ömür testlerine tabi tutulmuştur. Böylece, üretim aşamasındaki önemli parametrelerden olan kürlenme sıcaklık değeri ve kürlenme süresi parametrelerinin malzemenin ömür süresi üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Üç farklı sıcaklık ve üretim sürelerinde üretilen nihai ürünler tek eksende yorulma deneylerine tabi tutulmuş ve kürlenme statüsü iyileştirme çalışmasının yorulma ömrü üzerindeki etkisinin incelenmesi ve elde edilen sonuçların karşılaştırılması sağlanmıştır Natural rubber derivative materials, which are one of the elastomeric materials frequently used in the aviation and automotive industry, pass through the production phase with curing in line with preferences for different uses and purposes between 140 oC and 180 oC temperature values. During the production phase, the curing temperature and thermal temperature distribution directly affect the curing status of the final product to be obtained. Failure of the temperature distribution to reach the same value in all parts of the final product during the curing phase is one of the problems frequently encountered during the production phase. As the part size changes, the difference in curing temperature and curing status between the inner and outer zones causes the mechanical properties of the final product not to be homogeneously distributed. In this thesis, the lifetime of natural rubber-based test pieces produced at different temperature values and curing times were examined by full relaxing tensile fatigue experimental tests. For this purpose, the preliminary parameters of the production and testing phase were determined with the help of MSC Patran and MSC Nastran computer aided structural and thermal analysis software. After determining the appropriate material size, shape and variable cooking times with temperature and stress distribution analysis, samples produced from natural rubber with these parameters were subjected to uniaxial tensile life tests. Thus, the effect of curing temperature value and curing time parameters, which are important parameters in the production phase, on the life span of the material was experimentally investigated. The final products produced at three different temperatures and production times were subjected to uniaxial fatigue tests and the effect of curing status improvement study on fatigue life was examined and the results obtained were compared.

Katmanlı İmalat Yöntemi'nin (KİY) uygulamaları ve KİY üzerine gerçekleştirilen çalışmalar, KİY'nin geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla daha esnek tasarım imkanı sağlamasından dolayı her geçen gün artmaktadır. KİY'nin bu özelliği, tasarım mühendislerinin karmaşık geometriye sahip ve hafif bileşenler tasarlamasına olanak tanıdığından, yakıt tüketiminin azalmasını, yük taşıma kapasitesinin artmasını ve daha uzun uçuş / nakliye menzili elde edilmesini sağlamaktadır. Bahsi geçen avantajları sebebiyle KİY, uzay ve havacılık ile otomotiv sanayileri için oldukça cazip olmaktadır. Yukarıda belirtilen avantajlarına rağmen, KİY'nin bazı dezavantajları da vardır. KİY kullanılarak üretilen mekanik parçalar, parçanın dinamik ve statik özelliklerinin değişmesine sebep olan artık gerilmelere, kendine özgü mikro yapısal özelliklere ve olası dahili kusurlara sahip olabilmektedir. KİY'de, özelliklerine ve uygulama alanlarına göre farklı tipte metalik malzemeler kullanılabilmektedir. 17-4 PH paslanmaz çelik, 315 °C'ye varan yüksek sıcaklıklarda, çok yüksek mukavemeti ve iyi korozyon direnci nedeniyle mühendislik uygulamalarında en çok tercih edilen metalik malzemelerinden biridir. Çalışma kapsamında, 17-4 PH paslanmaz çelik malzemeden, Seçici Lazer Eritme yöntemi ile argon agazı altında, dikey yönde çekme ve eğilmeli yorulma numuneleri üretilmiştir. Üretilen numunelere farklı tipte ısıl işlem uygulanarak ısıl işlemin statik ve dinamik davranışa olan etkisi incelenmiştir. Bu kapsamda, numunelerin oda sıcaklığında, darbe tahrik tekniği kullanılarak modal testleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, oda sıcaklığında statik çekme testleri ve eğilmeli yorulma testleri icra edilmiştir. Testler tamamlandıktan sonra her bir numunenin içyapısı optik mikroskop ile incelenmiş ve sertlik değerleri elde edilmiştir. Elde edilen mekanik özellikler literatür ve eğilmeli yorulma özellikleri ise geleneksel yöntemle üretilmiş numunelerin verileri ile karşılaştırılmıştır.

Eklemeli İmalat Yöntemi (EİY), geleneksel metotlarla üretilemeyen ya da üretilmesi zor olan karmaşık şekillerin üretimine imkân vermesi, montajlanacak parça sayısını azaltarak tümleşik üretim kabiliyetine sahip olması, çoğu durumda alternatiflerine göre düşük maliyet sağlaması gibi avantajlar sebebiyle endüstrideki uygulamacı mühendisler ve akademideki bilim insanları tarafından tercih edilmektedir. Bu durumun sonucu olarak konu üzerine yapılan çalışmalar her geçen gün artmaktadır. Doğada bulunan malzemelere kıyasla daha üstün özelliklere sahip, hücre yapısının butik olarak tasarlanarak statik ve dinamik karakteristiklerinin ayarlanabilmesini mümkün kılan, karmaşık şekilli metamalzemelerin, çoğunlukla geleneksel yöntemlerle üretime elverişli olmaması metamalzeme üretiminde EİY'nin tercih edilmesinde önemli rol oynamaktadır. Bu çalışmada kafes kiriş yapısından oluşan çeşitli hücre şekillerine sahip sandviç plaka formunda tasarlanmış metamalzemeler incelenerek yapıların titreşim karakteristikleri ve çeşitli yükleme koşulları altındaki davranışları belirlenmiştir. Bu kapsamda; MATLAB® ortamında farklı birim hücre geometrilerine sahip yapıların doğal frekanslarını hesaplamak amacıyla Euler–Bernoulli kiriş teoremine dayalı bir çözüm aracı oluşturulmuştur. Ayrıca sonlu elemanlar yöntemini kullanan ticari bir yazılım (ANSYS®) kullanılarak bahsedilen doğal frekans değerleri doğrulanmış, çeşitli yükleme koşulları altında sandviç plakaların esneme miktarları karşılaştırılmıştır. Ortaya atılan sayısal yaklaşımın doğrulanması amacıyla 9 farklı birim hücre yapısına sahip sandviç plaka Stereolitografi (SLA) üretim yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Üretilen plakalar üzerine çekiç ve üç nokta eğme testleri uygulanarak yapılara ait doğal frekans değerleri, mod şekilleri ve çeşitli yükleme şartları altındaki esneme miktarları deneysel olarak belirlenmiştir. Matematiksel modelin deneysel sonuçlarla uyumlu olduğu gözlenmiş, bu sebeple MATLAB® ortamında geliştirilen çözüm aracı kullanılarak, çeşitli birim hücre şekline sahip yapıların titreşim karakteristiklerinin herhangi bir ticari yazılıma ya da deneye ihtiyaç duyulmadan kısa sürede belirlenebileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Buçalışmada, yüzey pürüzlülüğünün, basınçlı hava yatağı ile desteklenmiş biryatak-rotor sisteminin yük taşıma kapasitesine olan etkileri teorik olarakaraştırılmıştır. Bu kapsamda yatak ve rotor yüzeyleri arasındaki havanın akışı,Reynold's denklemi ile modellenmiştir. Bu model içerisindeki, yatak ve rotoryüzeyleri arasındaki mesafeyi tanımlayan film kalınlık fonksiyonu yüzeypürüzlülüğü ile birlikte ifade edilmiştir. Reynold's denklemi DiferansiyelTransform& Sonlu Farklar hibrid sayısal çözümü kullanılarak çözdürülmüşyüzeyler arasındaki basınç dağılımları ve yatak yük taşıma kapasitelerihesaplanmıştır. Yüzey pürüzlülüğünün, basınçlı hava yatakları ile desteklenmişbir yatak-rotor sisteminin yük taşıma kapasitesi üzerindeki etkilerininaraştırılması için, Matlab ortamında bir algoritma geliştirilmiş ve basınçlıhava yatağının geometrik parametreleri ve rotorun açısal hızı için benzetimleryapılmıştır.

Ataletsel Ölçüm Birimi (AÖB), havacılık ve uzay sanayii uygulamalarında kullanılan kritik bir aviyonik birimdir. Kullanıldığı sistemin tanımlandığı asal koordinat takımına göre konum, hız, ivme ve atalet bilgilerini ölçer ve bunları ilgili sisteme bildirir. Kullanıldığı yerin şartlarına bağlı olarak ısıl yükler, statik yükler, mekanik şok yükleri, akustik vs. birçok çevresel şartlardan etkilenebilirler. Çevresel şartlardan kaynaklı problemlere önlem alınmaz ise bu aviyonik birimler görevlerini doğru şekilde yerine getiremeyebilir hatta hiçbir Ģekilde iĢlev görmez hale gelebilirler. Bu yüklerden en önemlilerinden biri de titreĢim yükleridir. TitreĢim yükleri askeri standartlara göre sınıflandırılmıştır ve askeri uygulamalarda kullanılan ekipmanların bu yüklere karşı görevlerini doğru bir şekilde yerine getirmeleri beklenir. Titreşim yüklerinden korunmanın en etkin yolu bu yüklere maruz kalan birimlerde titreşim yalıtıcılar kullanmaktır. Bunun için birçok ticari firma ve bunların ürettiği birçok titreşim yalıtıcı çeşidi vardır. Fakat bazen gerek geometrik isterler, gerek tedarik sıkıntıları, gerekse çevresel şartlardan dolayı bu ticari ürünlerin kullanımı mümkün olamamaktadır. Bu çalışmada bir aviyonik birim için titreşim yalıtıcı tasarımının nasıl yapıldığı, sonlu elemanlar analizi ve testler ile nasıl belirlenip doğrulandığı anlatılmaktadır. Inertial Measurement Unit (IMU) is a critical avionic unit which is used for aerospace industry application. It measures location, velocity, acceleration and inertial information according to a system that IMU used and transmits them to the related system. IMU can be affected from environmental conditions which are thermal loads, static loads, mechanical shock loads, acoustic, etc. If the precautions are not taken for these environmental conditions, IMU cannot work correctly or do not work anymore. Vibration loads are one of the most important environmental condition, too. Vibration loads are classified according to military standards and it is expected that the equipment used for military applications must work successfully under these loads. The most efficient way in order to protect the units that are exposed vibration loads is using vibration isolator. There are many companies and their many commercial vibration isolator types. However, because of geometric constraints or purchasing problem or environmental conditions, it is impossible to use these commercial vibration isolators. In this thesis, how a vibration isolator can be designed for an inertial measurement unit and how it can be determined and validated with finite element analysis and modal tests are explained.

Havacılık sektöründe yapısal parçalar uçuş sırasında gelişigüzel zorlamalara maruz kalır.Özellikle türbülans durumunda yapısal parçaların herhangi bir hasara uğramayacağınıngaranti edilmesi gerekir. Gelişigüzel yüklemelere maruz kalan yapılar, hızlı vebeklenmedik şekilde hasara uğrayabilir ve bu sebeple tasarım aşamasında analiz ve testçalışmaları yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada gelişigüzel titreşim spektrumuyüklemesine maruz kalan helikopter üzerindeki bir braketin titreşim kaynaklı yorulmaömrü belirlenmiştir. Bu amaçla, MSC Patran ve MSC Nastran bilgisayar destekli analizprogramları kullanılmıştır. Güç spektrum çıktısı (PSD) ile elde edilen karekök ortalama(GRMS) değerleri, gerilme hesaplamalarında kullanılmıştır. Karekök ortalama, belirligelişigüzel titreşim olaylarının toplam enerjisi olarak değerlendirilen istatistiksel birdeğerdir. Elektronik komponentlerde yorulma ömrünün çıkarılması için Steinberg metodsıklıkla kullanılır. Helikopter üzerinde bulunan braketin üzerindeki ekipmanın da aviyonikbir ekipman olması ve brakete asıl etkileyecek olan yükün üzerindeki ekipmandankaynaklanması sebebiyle bu çalışmada da Steinberg metodu kullanılmıştır. Steinbergmetodunu kullanmak için Wöhler (S-N) eğrilerinden yararlanılmıştır. Toplam hasarhesaplaması için Miner birikimli hasar teorisi kullanılmış ve yapısal parçanın yorulmaömrü çıkarılmıştır. Yorulma ömrşü çıkarılan braket, sallayıcıda üç eksende test edilerekanaliz sonuçlarının doğrulanması sağlanmıştır In airplane industry, structural component is frequently subjected to random vibration.Especially, in case of turbulence, it must be ensured that structural component will not bedamaged. Structural components failure subjected to the random vibration can occurunexpectly and rapidly. Therefore, in design stage suitable analysis and test should beperformed. In this thesis, random vibration fatigue life of a bracket in the helicopter will bedetermined. In the time domain spectrum of vibration fatigue, it is impossible to knowforce, acceleration or discplacement value for specific moment. Therefore, in this thesisfrequency domain spectrum called Power Spectrum Density obtained from time domainspectrum thanks to Fast Fourier Transform will be used. Input power spectrum density forhelicopter fuselage is selected from DO 160G Environmental Conditions and TestProcodure document. In this thesis, MSC Patran and MSC Nastran computer aided analyzeprograms are used. Root mean square values obtained from output power spectrum densityare used for stress calculation. RMS is statistical value that express the overall energy of aparticular random vibration event. Steinberg method is used frequently for calculation offatigue life of electronic component. Since equipment on the bracket is avionic equipmentand bracket is subjected to loads resulted from this equipment, steinberg method for fatiguelife calculation is used in this thesis. Wöhler (S-N) curve is also used for Steinberg methodapplication. In order to evaluate damage of structural component, Miner’s cumulativedamage calculation is used and fatigue life of structural component is determined. Afterbracket fatigue life is determined with respect to analysis results, test is performed withshaker and verification is performed.

Rulmanlarda yuvarlanma direnci veya sürtünmesi olarak adlandırılan ve enerji kaybına sebep olarak gösterilen birçok mekanizma bulunmaktadır. Bilye-bilezik temasında oluşan mikro kaymalar rulmanlardaki toplam sürtünmenin büyük bir kısmını oluşturur. Bu tez çalışmasında açısal temaslı bilyeli rulmanların bilye-bilezik temasındaki sürtünme karakteristiği dinamik bir durum için incelenmiştir. Rulmanlar statik ve dinamik olarak birleşik yüklemeye maruz kaldığında, rulmanlarda iç yük dağılımı, bilye katılığı, bilye hareketi ve yuvarlanma elemanı ile bilezikler arasındaki temas açısı bilye konumu ile değişir. Yuvarlanma elemanı ile bilezikler arasındaki sürtünme kuvvetlerini inceleyebilmek için ilk olarak rulmanda yuvarlanma elamanı ile bilezikler arasında birleşik yükleme sonrası meydana gelen ezilmeler ve temas açısı analitik olarak elde edilmiştir. Eş zamanlı olarak bilye bilezik arasındaki rijit kaymayı elde etmek için bilyenin rulman eksenine göre yaptığı yükselme açısı ve bilyenin kendi ekseni etrafındaki açısal hızı hesaplanmıştır. Yuvarlanma elemanları ve bilezikler yarı özdeşle özelliği sayesinde sürtünmeli yuvarlanma temas problemi normal ve teğetsel temas problemi olarak birbirinden bağımsız incelenmiştir. Sürtünmeli temasta meydana gelen normal temas kuvvetleri Hertz teorisine göre elde edilmiştir. Teğetsel temas problemi hızlı çözüm verdiğinden dolayı basitleştirilmiş yuvarlanma temas teorisi algoritmasını kullanarak numerik yöntemle çözülmüştür ve sürtünme kuvvetleri elde edilmiştir. Daha sonra açısal temaslı bilyeli rulmanlar ile yataklanmış rijit bir şaft-rulman sisteminin sürtünme kuvvetlerini içeren, doğrusal olmayan altı serbestlik dereceli hareket denklemleri elde edilmiştir. Bu denklemler çözülerek kusursuz rulmanlardaki sürtünme karakteristiğinin ön yükleme, şaft hızı, yuvarlanma elemanı sayısı ve rulman geometrisi ile olan ilişkisi incelenmiştir. Rulmanlardaki sürtünme momentinin ön yükleme, yuvarlanma elamanı sayısı ve rulman geometrisine bağlı olduğu görülmüştür. Ön yükleme arttıkça bilye bilezik temas alanı artarak sürtünme momenti doğrusal olmayarak artmıştır. Yuvarlanma elamanı sayısının artması bilye başına düşen sürtünme kuvvetlerini azalmasına karşın toplam sürtünme kayıplarını artırmıştır. Ayrıca yuvarlanma elamanı ile bilezik arasındaki uyumluğun artması çalışma momentinin artmasına neden olmuştur. Rulmanlardaki sürtünmeye giden enerji büyük oranda rulmanın hızına bakılmaksızın bilye kinematiğine bağlı olduğu görülmüştür. Rolling resistance (or friction) in ball bearings has different mechanism which causes energy losses. Micro-slip at the ball-ring contact assumed to be the biggest source of rolling resistance. In this thesis study, rolling resistance characteristics of angular contact ball bearing at ball ring contact are investigated in dynamic condition. When the ball bearings are subjected to a static and dynamic combined loads, the internal load distribution, contact angle of rolling elements, ball stiffness and ball motion are different with the rolling body azimuth angles. In order to examine the frictional forces between the rolling element and the rings, the deformation and contact angle between balls and rings after loading are first analytically obtained. Simultaneously, ball pitch angle and ball pivotal angular speed are calculated in order to establish rigid slip between rolling element and raceway. The rolling contact problem can be decomposed into a normal sub problem and tangential sub problem since the mating bodies in rolling contact are quasi identical. The normal sub problem between the ball and raceway in the presence of friction is solved according to Hertz theory. The tangential sub problem is examined in light of the algorithm of simplified theory of rolling contact numerically due to the capacity of fast calculation for three-dimensional rolling contact and the friction forces are obtained. Then, the non-linear motion equations of the shaft-bearing system which is supported by a pair of angular contact ball bearing are obtained including the effect of friction forces on rotor. In order to analyze rolling resistance characteristics of angular contact ball bearing, equations of motions are solved for different preload, shaft rotation speed, number of rolling element and bearing geometry. Simulation results indicate that rolling resistance in ball bearing depends on preload, number of rolling element and bearing geometry. When the preload increases, the friction torque and the contact area of the ball raceway increase non-linearly. Although the increase in the number of rolling elements decreases friction forces for individual ball, the total friction loses increase. In addition, the increase of the conformity between the rolling element and the raceway causes the running moment to increase. The energy to the friction in the bearings is found to be largely depended on the kinematics of the ball regardless of the shaft rotation speed.

In the externally pressurized air bearing-rotor system, characteristic of air flow between rotor and bearing directly effects dynamics of bearing-rotor system. Mathematical model of the air flow and numerical solution of this model are very important in externally pressurized air bearing. The air flow is modelled using Reynold's equation and pressure distribution is obtained using numerical solution methods. One of these numerical solution methods is Alternating Direction Implicit method used to obtain pressure distribution between rotor and bearing. However, this method has convergence problems especially with increasing radial clearance (c>100 mu m). In this study, the effects of numerical solution parameters such as time step, grid size and convergence criteria, and grid boundary integration on the pressure distribution between rotor and bearing are investigated for radial air bearing with high values of clearances (to 250 mu m).

Aerostatik hava yatakları ile desteklenmiş yatak-şaft sistemlerinde, yatak ve şaft yüzeyleri arasına yatak üzerine yerleştirilmiş besleme delikleri vasıtasıyla iletilen basınçlı hava ile ince yağlayıcı film oluşturulur. Bu yağlayıcı film iki yüzeyin birbirine temas etmesini önler ve rotoru taşır. Havanın viskozitesinin çok düşük olması sayesinde, aerostatik hava yatakları yüksek hızlarda çalışan şaftların desteklenmesi için uygundur. Bir çok endüstriyel uygulamada, bir ucundan aerostatik hava yatağı ile, diğer ucundan konvansiyonel yatak ile desteklenmiş yatak-şaft sistemi kullanılmaktadır. Ancak bu sistemlerde aerostatik hava yataklarının üstünlüklerini kısıtlamaktadır. Bu çalışmada iki ucundan daha büyük boşluk miktarına sahip aerostatik hava yatakları ile desteklenmiş bir yatak-şaft sisteminin dinamiği teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Bu kapsamda ilk olarak yatak-şaft sistemi dört serbestlik dereceli olarak modellenmiştir. Bunun ardından, hareket denklemleri içerisinde yer alan, hava filmi kuvvetlerinin hesaplanması için, havanın yüzeyler arasındaki hareketi, Reynold's denklemi ile modellenmiş ve Diferansiyel Dönüşüm & Sonlu Farklar hibrid sayısal çözüm yöntemi ile çözülerek yüzeyler arasındaki basınç dağılımları ve yağlayıcı hava film kuvvetleri elde edilmiştir. Bu matematiksel modeller, MATLAB ortamında geliştirilen bir algoritma ile sayısal olarak birlikte çözdürülmüştür. Yatak geometrik parametrelerinin ve çalışma koşullarının yatak-şaft sistemi dinamiğine etkilerinin araştırılması amacıyla, her biri bir geometrik parametreyi ifade edecek biçimde altı farklı aerostatik hava yatağı tasarlanmış,bu yatakların yatak yük taşıma kapasiteleri belirlenmiştir. Bunun ardından, tasarlanan yatak çifti ile desteklenmiş yatak-şaft sistemlerinin benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Benzetim sonuçları, zaman ve frekans tanım bölgesi analiz teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Bu benzetimlerde, yatak ve şaft yüzeyleri arasındaki basınç değerlerinin değişimi ile yatak-şaft sistemi titreşimleri arasındaki ilişkinin incelenmesi amacıyla, yüzeyler arasındaki basınç değerleri benzetim süresince bir zaman serisi olarak kaydedilmiş ve sonuçlar zaman ve frekans tanım bölgesinde analiz edilmiştir. Elde edilen benzetim sonuçlarının mertebe bakımından doğrulanması amacıyla bir test sistemi de tasarlanmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında, teorik araştırmalarda incelenen her bir geometrik parametreye uygun olarak tasarlanıp üretilmiş yatak-şaft sistemleri test edilmiştir. Testlerde yakınlık ölçer sensörler yardımıyla şaftın hareketi kaydedilmiş, basınç sensörler ile yataklardaki basınç değerleri ölçülmüş ve şaftın dönüş hızı temassız takometre ile ölçülmüştür. Deneysel sonuçlarda zaman ve frekans tanım bölgesinde araştırılmış ve teorik sonuçlar ile kıyaslanmıştır. In aerostatic bearing-shaft system, a thin lubrication film is formed with pressurized air between shaft and bearing surfaces supplied by feeding holes on the bearing. This lubrication film prevents the contact and it supports the shaft. The aerostatic bearings are suitable for supporting high speed shafts due to low viscosity of the air. The aerostatic and conventional hybrid bearing-shaft system is used in a lot of industrial applications. But advantages of the aerostatic bearings are limited in these systems. In this study, dynamics of a bearing-shaft system supported by aerostatic bearings at both ends are theoretically and experimentally investigated. Firstly, aerostatic bearing-shaft system is modeled in four degrees of freedom. Then, in order to calculate air film forces in the equations of the motion, flows of the air where is between the surfaces is modeled using Reynoldzs equation and, pressure distributions and load carrying capacities are obtained solving this model with Differential Transform and Finite Difference hybrid numerical solution method. These mathematical models are solved using an algorithm developed in MATLAB environment. In order to investigate the effects of the geometrical parameters and the operational conditions on the dynamics of the bearing-shaft system, six different aerostatic bearings, each representing a bearing geometrical parameter, are designed, the load carrying capacities of the bearings are calculated. Then, bearing-shaft system supported these bearings are simulated. The simulation results are investigated with using time and frequency domain analyzing technique. Pressure values at the radial clearance are recorded during the simulations for analyzing the relation between internal pressure and vibrations of the system and the results are investigated at time and frequency domain. In order to verify the theoretical results, a test rig is designed also. In experimental study, the shaft bearing systems designed and manufactured in accordance with geometrical parameters examined in theoretical study are tested. The motions of the bearing-shaft system are recorded with proximity sensors, the internal pressure values of the bearings are measured with pressure sensors and rotational speeds of the shaft are measured with noncontact tachometers in the tests. The experimental results are investigated at the time and frequency domain and are compared with theoretical results.

Bu çalışmada tabakalı elastomer bir numunenin dinamik karakteristiği analitik olarak modellenmiştir. Analitik çalışma sonucu numune geometrisi, tabaka sayısı, şekil faktörü ve numunenin kompleks Young modülüne bağlı bir kompleks katılık ifadesi elde edilmiştir. Elde edilen kompleks katılık ifadesinin bir değişkeni olan kompleks Young modülü, iki, üç ve beş parametreli Voigt modelleri olmak üzere üç farklı konfigürasyona sahip viskoelastik modeller için frekansın fonksiyonu olarak modellenmiştir. Modellerin doğrulanması amacı ile bir deney prosedürü oluşturulmuş ve prosedür iki farklı konfigürasyon için uygulanmıştır. Birinci konfigürasyon 1 mm ve 2 mm ofset, tek tabakalı ve beş tabakalı koşulları için, ikinci konfigürasyon ise 1 mm ve 2 mm ofset, tek tabakalı ve beş tabakalı koşulları için test edilmiştir. Tüm bu testler 0,25 Hz, 1,0 Hz ve 2,0 Hz frekans değerleri için gerçekleştirilmiştir. Ayrıca birinci ve ikinci konfigürasyonda numune, 0,1 mm, 0,2 mm ve 0,3 mm genlik için test edilmiştir. Deneysel sonuçlar kullanılarak modellerdeki parametreler tüm ofset ve tabaka sayısı koşulları için elde edilmiştir. Parametreler nümerik bir çözümleme ile elde edilmiştir. Çıkarılan modeller ile deneysel sonuçlar karşılaştırılmış ve bu şekilde modele ait konfigürasyon ve parametre sayısının modelin hassasiyetine olan etkisi araştırılmıştır. Deneysel çalışma ile elde edilen sonuçlara göre, ve değerleri tabaka sayısı ile artmıştır. Bununla birlikte ofset arttıkça değerleri artmış, ancak, değerleri düşüş göstermiştir. Analitik çalışma sonucunda ise iki parametreli Voigt modellerin, üç ve beş parametreli modellerine göre daha hassas olduğu görülmüştür. Analitik çalışma sonucu oluşturulan viskoelastik modellere ait histerisiz döngüleri elde edilmiş ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre modellerin numunenin gösterdiği nonlineer davranışı simüle edemediği, ancak nonlineer davranışın daha az baskın olduğu tabakalı koşullarında tutarlı sonuçlar verdiği görülmüştür. In this study dynamic characteristics of a layered elastomer specimen is modelled analytically. A complex stiffness term is obtained as a function of the specimen properties such as geometry, number of layers, shape factor and complex Young. The complex Young modulus of the specimen which is a variable of the complex stiffness is modelled for three different configuration of Voigt model with two parameters, three parameters, and five parameters as a function of frequency. A test procedure is presented to verify the analytical models. The test procedure is applied to two different configurations; first configuration is tested for 1 mm and 2 mm offset, single layer and five layer conditions and the second configuration is tested for 1 mm and 2 mm offset, single layer and five layer conditions. All tests are repeated for the excitation frequencies of 0,5 Hz, 1,0 Hz, and 2,0 Hz. For the the first and second configuration, the specimen is also tested for 0,1 mm, 0,2 mm and 0,3 mm amplitude. The parameters of models are estimated by using the experimental results. The estimation of the parameter is done by a numerical optimazation code. The estimated models and experimental results are compared and and with this process, the effects of configuration and number of parameters on the sensitivity of the models are investigated. Experimental results show that; and values increases with number of layers. However, the values of increases as the offset increases, but the values of decreases. Similarly, analytical study show that; the Voigt model with two parameters are more sensitive than the Voigt model with three and five parameters. As a result of analytical study, the hysteresis cycles of the viscoelastic models are also obtained and compared with the experimental results. The results show that the models cannot simulate the nonlinear behavior of the specimen but for the laminated conditions, at which the nonlinear behavior of the specimen is not dominant, the models give consistent hysteresis cycles with experimental results.