Topoloji optimizasyonu ile tasarlanıp eklemeli imalatla üretilen bir güdümlü füze parçasının titreşim performansının analitik ve deneysel incelenmesi
Analytical and experimental investigation of the vibration performance of a guided missile component designed by topology optimization and manufactured via additive manufacturing
- Tez No: 1011535
- Danışmanlar: PROF. DR. OLCAY ERSEL CANYURT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, güdümlü füze sistemlerinde kullanılan Ataletsel Ölçüm Birimi (AÖB) tutucu parçasının titreşim performansının iyileştirilmesi amacıyla topoloji optimizasyonu, sonlu elemanlar analizleri, eklemeli imalat ve deneysel test yöntemleri bütünleşik bir yaklaşımla incelenmiştir. Mevcut tutucunun dinamik davranışı modal analiz ile değerlendirilmiş, kritik mod şekilleri belirlenmiş ve montaj arayüzleri dikkate alınarak tasarım uzayı tanımlanmıştır. Doğal frekansların yükseltilmesini hedefleyen topoloji optimizasyonu sonucunda iki alternatif tasarım elde edilmiş ve bu tasarımlar harmonik tepki analizleriyle titreşim iletim performansı açısından karşılaştırılmıştır. Yapılan incelemeler sonucunda en dengeli dinamik tepkiyi veren geometri seçilmiş ve Seçici Lazer Ergitme (Selective Laser Melting, SLM) yöntemiyle AlSi10Mg malzemeden üretilmiştir. Eklemeli imalat sonrasında bazı numunelere gerilim giderme ısıl işlemi uygulanarak ısıl işlemin titreşim davranışı üzerindeki etkisi de değerlendirilmiştir. Sayısal analizler, yeni tasarımın mevcut tutucuya kıyasla daha yüksek doğal frekanslara ve daha düşük titreşim genliklerine sahip olduğunu göstermiştir. Deneysel çalışmalar kapsamında gerçekleştirilen sinüs tarama titreşim testi ve füze seviyesindeki modal darbe testi, yeniden tasarlanan tutucunun AÖB'ye iletilen titreşimleri önemli ölçüde azalttığını doğrulamıştır. Ayrıca ısıl işlemin, eklemeli imalat kaynaklı iç gerilmeleri azaltarak titreşim tepkisini daha kararlı hale getirdiği görülmüştür. Elde edilen bulgular, topoloji optimizasyonu ve eklemeli imalatın birlikte kullanılmasının, yüksek titreşim hassasiyeti gerektiren savunma ve havacılık uygulamalarında daha dayanıklı ve güvenilir yapısal bileşenlerin geliştirilmesi için etkili bir yöntem olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a comprehensive approach integrating topology optimization, finite element analyses, additive manufacturing, and experimental vibration testing is employed to enhance the vibration performance of the Inertial Measurement Unit (IMU) holder used in guided missile systems. The dynamic behavior of the existing holder was first examined through modal analysis, and its critical mode shapes were identified. Considering the mounting interfaces, the design domain was defined and topology optimization was conducted with the objective of increasing the natural frequencies and improving the structural response under vibrational loading. Two alternative geometries were obtained and evaluated using harmonic response analyses, after which the design exhibiting the most balanced and stable dynamic characteristics was selected and manufactured from AlSi10Mg alloy using the Selective Laser Melting (SLM) process. Additionally, stress-relief heat treatment was applied to a portion of the manufactured samples to assess its influence on dynamic performance. Numerical analyses demonstrated that the redesigned holder possesses higher natural frequencies and lower vibration amplitudes compared to the existing configuration. Experimental evaluations, including sine sweep vibration testing and missile-level modal impact testing, confirmed that the optimized design substantially reduces vibration transmission to the IMU. The heat treatment was also observed to improve dynamic stability by alleviating residual stresses introduced during additive manufacturing. Overall, the findings indicate that combining topology optimization with additive manufacturing enables the development of more durable, reliable, and vibration-resistant components for aerospace and defense applications, particularly where high vibration sensitivity is critical.
Benzer Tezler
- Eklemeli imalatla üretilen parçanın ikincil işlemleri, topoloji optimizasyonu ve incelenmesi
Secondary operations, topology optimization and inspection of the part produced by additive manufacturing
ALİ YAĞIZ ÖZYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT IŞIK
- Numerıcal modelıng of surface ımperfectıons ın addıtıvely manufactured TPMS structures usıng meshless methods
Eklemeli imalatla üretilen TPMS yapılarda yüzey kusurlarının ağsız çözüm yöntemleri kullanılarak sayısal modellenmesi
UTKU ARAS SAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MESUT KIRCA
- Design of additively manufactured hybrid structural brackets via topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun hibrit yapısal braketlerin tasarımı
CENGİZ KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- İmplant tasarımında eklemeli üretim kriterlerini dikkate alan bir topoloji optimizasyon yaklaşımının geliştirilmesi
Developing of a topology optimization approach considering additive manufacturing criteria in implant design
FAHRİ MURAT
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İRFAN KAYMAZ
- Büyük hacimli 3 boyutlu yazıcı tasarımı ve eriyik biriktirme yöntemi ile abs polimer matrisli karbon fiber takviyeli kompozitlerin üretim parametrelerinin incelenmesi
Big volume 3 dimensional printer design and investigation of production parameters of abs polymer matrix carbon fiber reinforced composites by fused deposition modeling
EFECAN KARAMAN
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMakine ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ ÇOLAK