Service life assessment of solid rocket propellants considering random thermal and vibratory loads
Rastlantısal ısıl ve titreşim yükleri altındaki katı yakıtlı roketlerde ömür belirlenmesi
- Tez No: 313659
- Danışmanlar: UZMAN BAYINDIR KURAN, YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN OSMAN ÖZGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Bu tez çalışmasında, rastlantısal çevresel sıcaklık ve taşıma yüklerine maruz kalan katı yakıtlı roket motorlarının servis ömürlerinin belirlenebilmesi için detaylı bir yöntemler dizesi sunulmaktadır. Roket motorlarının depolama ve taşıma safhalarında karşılaşılan kontrolsüz ısıl yükler ve rastlantısal titreşim yükleri katı yakıtlı motorların yakıtlarında gerilme ve gerinim yüklenmesine, dolayısıyla mekanik hasara yol açar. Bunlara ek olarak, malzemenin yapısal kapasitesi çevresel faktörlere ve yüklere bağlı olarak aşınmaya uğramakta ve malzeme özellikleri ile beraber belirsizlik göstermektedir. Bu çalışmada sunulan olasılıksal ömür belirleme yönteminde aşınma mekanizmaları ve belirsizlikler dikkate alınmaktadırlar. Titreşim yükleri, hava, yer ve deniz taşıması gibi taşıma senaryoları göz önünde bulundurularak, bu senaryolar sonucunda elde edilecek ivme spektral yoğunluk değerleriyle hesaba katılmıştır. Isıl yükler için ise zamana bağlı harmonik fonksiyonlardan oluşan bir matematik model oluşturulmuştur. Ömür belirleme kapsamında yapılacak olan sonlu elemanlar analizlerde yakıt için doğrusal viskoelastik malzeme modeli kullanılmıştır. Yakıtın yapısal kapasitesinde görülecek aşınma Laheru'nun birikmiş hasar modeli kullanılarak hesaplanmış, yaşlanma etkisini hesaba katmak için ise Layton modeli kullanılmıştır. Rastlantısal yüklerdeki ve malzeme özelliklerindeki varyasyonları ve belirsizlikleri değerlendirebilmek amacıyla cevap yüzeyi metodu kullanılarak matematiksel modeller oluşturulmuştur. Yakıt çekirdeğindeki başarısızlık modlarının değerlendirilmesi için sınır durumu fonksiyonları oluşturulmuştur. Birinci derece güvenilirlik yöntemi kullanılarak yakıt çekirdeğinin güvenilirliği ve başarısızlık olasılığı hesaplanmıştır. Bu tez çalışmasında yer alan yöntemler dizesi kullanılarak, yakıtın çekirdeğinin anlık güvenilirliği bir güvenlik aralığı içerisinde belirlenebilmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, a detailed service life assessment procedure for solid propellant rockets under random environmental temperature and transportation loads is introduced. During storage and deployment of rocket motors, uncontrolled thermal environments and random vibratory loads due to transportation induce random stresses and strains in the propellant which provoke mechanical damage. In addition, structural capability degrades due to environmental conditions and induced stresses and strains as well as material capability parameters have inherent uncertainties. In this proposed probabilistic service life prediction, uncertainties along with degradation mechanisms are taken into consideration. Vibration loads are accounted by utilizing acceleration spectral density values which are induced during various deployment scenarios of ground, air and sea transportation. Furthermore, thermal loads are represented with a mathematical model being a harmonic function of time. Throughout the finite element analyses, a linear viscoelastic material model is to be used for the propellant. Change in the structural capability of the propellant with time is calculated using Laheru's cumulative damage model. Moreover, to include aging effect of the propellant, Layton model is used. To determine the effects of induced stress and strains under variations and uncertainties in the random loads and material constants, mathematical surrogate models are constructed using response surface method. Limit state functions are utilized to predict failure modes of the solid rocket motor. First order reliability method is used to calculate reliability and probability of failure of the propellant grain. With the proposed methodology, instantaneous reliability of the propellant grain is determined within a confidence interval.
Benzer Tezler
- Determination of the mechanical and dynamic properties of recycled concrete aggregate for pavement design
Yol üstyapısı tasarımı için geri dönüştürülmüş beton agregalarının mekanik ve dinamik özelliklerin belirlenmesi
MERVE AKBAŞ
Doktora
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP İYİSAN
- Life cycle assessment of building materials in hotel refurbishment projects: A case study in Ankara
Ankara'daki bir çalışma baz alınarak yenileme projelerindeki bina malzemelerinin hayat döngülerinin değerlendirilmesi
AYŞEM BERRİN ÇAKMAKLI
Doktora
İngilizce
2007
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SOOFİA TAHİRA ELİAS ÖZKAN
- Modelling and assessment of landfill gas generation at afyonkarahisar landfill site
Afyonkarahisar Deponi sahasındaki depo gazı üretiminin modellenmesi ve değerlendirilmesi
SEVDE KARAYILAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Çevre MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKSOY
- LCA comparison of municipal solid waste management strategies: A case study
Belediye katı atık yönetim stratejilerinin YDD karşılaştırması: Örnek bir çalışma
EREN YILDIZ GEYHAN
Doktora
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKÇEN ALEV ÇİFTÇİOĞLU
PROF. DR. MEHMET ARİF NEŞET KADIRGAN
- Madenköy yeraltı maden işletmesinde yeraltı açıklıklarının tahkimat tasarımı
Reinforcement design of underground openings in Madenköy underground mine
NİLSU DURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT ATİLLA ÖZTÜRK