Al 7075-t6 ankastre kirişin piezoelektrik yamalar ile aktif titreşim kontrolü
Active vibration control of al 7075-t6 cantilever beam with piezoelectric patches
- Tez No: 1011423
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÜLKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Dinamiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hafif ve esnek mühendislik yapılarında karşılaşılan düşük frekanslı, yüksek genlikli titreşimler; yorulma ömrünü kısaltmakta, konfor seviyesini düşürmekte ve enerji verimliliğini olumsuz etkilemektedir. Bu çalışmada, 400 × 50 × 3 mm boyutlarındaki Al 7075‑T6 alüminyum ankastre kirişin yüzeyine yapıştırılmış P‑876.A11 piezoelektrik yamalar kullanılarak aktif titreşim kontrolü gerçekleştirilmiştir. Piezo yamalar mod şekillerindeki düğüm noktalarından uzak konumlandırılarak; uyarıcı, sensör ve eyleyici görevlerini üstlenir ve bütünleşik bir çözüm sunar. Uyarıcı yama sistem girişini sağlar, sensör yama ise kirişin yer değiştirmesini ölçer. Eyleyici yama da kontrolcüden gelen sinyal doğrultusunda titreşimi bastırma görevini üstlenir. İlk adımda Euler–Bernoulli kiriş teorisine dayalı matematiksel model elde edilmiş, bu model sonlu elemanlar yöntemi (ANSYS) ile doğrulanmış ve ilk üç doğal frekansın analitik-nümerik sonuçları %1,3'ün altında sapmayla örtüşmüştür. Model doğrulaması için gerçek zamanlı sistem, Arduino Due tabanlı platform üzerinde kurularak testleri gerçekleştirilmiştir. Gerçek zamanlı serbest titreşim ölçümlerinde elde edilen ilk iki doğal frekans, analitik-nümerik değerlere göre sırasıyla %1,5 ve %0,1 sapma göstermiştir. Tasarlanan PI (Oransal‐İntegral), LQR (Doğrusal Kuadratik Regülatör) ve LQG (Doğrusal Kuadratik Gauss) kontrolcülerinden oluşan üç ayrı kapalı çevrim kontrol sistemi MATLAB/Simulink ortamında modellenip simüle edilmiştir. Aynı koşullarda gerçekleştirilen kapalı çevrim sistem simülasyonları ile, ankastre kiriş titreşimlerinin bastırılması konusunda LQG kontrolcüsüne sahip sistemin diğer iki kontrol yöntemine kıyasla daha yüksek performans gösterdiği sonucuna varılmıştır. Elde edilen bulgular, piezoelektrik yama temelli düşük maliyetli ve farklı malzeme ve/veya geometri kombinasyonlarına sahip kirişlere kolayca uyarlanabilecek aktif titreşim kontrol platformunun hem akademik araştırmalar hem de havacılık, savunma ve robotik gibi endüstriyel uygulamalar için umut vadettiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Low-frequency, high-amplitude vibrations observed in lightweight and flexible engineering structures shorten fatigue life, decrease comfort levels, and adversely affect energy efficiency. In this study, active vibration control was implemented on an Al 7075-T6 aluminium cantilever beam measuring 400 × 50 × 3 mm by bonding P-876.A11 piezoelectric patches to its surface. Positioned away from the nodal points of the mode shapes, the patches act simultaneously as exciter, sensor, and actuator, providing an integrated solution: the exciter patch supplies the system input, the sensor patch measures the beam's displacement, and the actuator patch suppresses vibration according to the control signal. A mathematical model based on Euler–Bernoulli beam theory was first derived and validated using the finite-element method (ANSYS); the first three natural frequencies matched the analytical–numerical results with errors below 1.3 %. For experimental validation, a real-time system was built on an Arduino Due-based platform. Real-time free-vibration tests showed deviations of 1.5 % and 0.1 % in the first two natural frequencies relative to the analytical–numerical values. Three closed-loop control systems—PI (Proportional–Integral), LQR (Linear Quadratic Regulator), and LQG (Linear Quadratic Gaussian)—were modelled and simulated in the MATLAB/Simulink environment. Under identical conditions, the simulations revealed that the system employing the LQG controller achieved higher performance in suppressing the beam vibrations than the other two control schemes. The findings demonstrate that this low-cost, piezoelectric patch based active vibration-control platform, which can be readily adapted to beams with different material or geometry combinations, holds promise for both academic research and industrial applications in fields such as aerospace, defence, and robotics.
Benzer Tezler
- Stop-hole improvement effect on fatigue life of Ti-6Al-4V and 7075-T6 Al alloys
Ti-6Al-4V ve 7075-T6 Al alaşımlarının yorulma ömrüne durak deliklerinin iyileştirici etkisi
UĞUR ALTAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RAMAZAN MURAT TABANLI
- Effect of single overloads of fatigue crack propagation in Al 7075 T6
Başlık çevirisi yok
A. DOĞAN CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖKTEM VARDAR
- Alüminyum 7075 T6 malzemesinin frezelenmesinde kesme parametrelerinin en iyilenmesi
Optimisation of cutting parametres of al 7075 T6 material in milling
SİNAN GÖKÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİN KAYA
PROF. DR. ALİ ORAL
- Al 7075 alaşımının şekillenme ve ısıl işlemle özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of Al 7075 alloy`s properties` with forming and heat treatment
IŞIK KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KARAASLAN
- Contribution of hydrogen to SCC of high strength 7075 al-alloy by SSRT technique
Başlık çevirisi yok
ERKAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1994
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇAKIR