Design and analysis of three-dimensional phononic band gap structures with embedded inertial amplification mechanisms
Atalet artırım mekanizması gömülü üç boyutlu fonon bant aralığı yapılarının tasarımı ve incelenmesi
- Tez No: 409304
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇETİN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 128
Özet
Bu çalışmada, üç-boyutlu fonon bant aralığı yapıları incelenmektedir. İlk olarak, sonsuz ve sonlu periyodik basit kübik, gövde merkezli kübik ve yüzey merkezli kübik kristal kafesler, atalet artırım mekanizmaları ile ve bunlar olmadan incelenmiştir. Bu üç-boyutlu kafes yapılar, bant aralığı (söndürme bandı) üzerindeki etkilerini görebilmek için parametreleri değiştirilebilen kütle ve yay elemanlar kullanılarak modellenmiştir. Atalet artırım mekanizmaları sonsuz periyodik kafes yapılarda kullanıldığında geniş ve düşük frekanslı bant aralığı oluşturulmuştur. Dahası, makul sayıda birim hücre kullanılarak sonlu periyodik yapılar oluşturulduğunda da derin ve geniş fonon bant aralıkları elde edilmiştir. Daha sonra, üç-boyutlu fonon bant aralığı yapıları dağıtık parametreli atalet artırım mekanizmaları kullanılarak oluşturulmuştur. Yapı taşı mekanizmaların, ilk titreşim söndürme bandının özelliklerini tanımlayan rezonans ve anti-rezonans frekansları analitik olarak ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Bu mekanizma sekizyüzlü ve 2x3 sekizyüzlü dizgide geniş titreşim bant aralığı vermesi için optimize edilmiştir. Üstelik bu yapılar üç-boyutlu polimer yazıcılar kullanılarak üretilmiş ve deneysel frekans yanıtları elde edilmiştir. Sayısal ve deneysel frekans yanıtı sonuçlarındaki rezonans tepe değerlerini eşleştirmek için sonlu elemanlar modeline yapısal sönümleme eklenmiştir. Dahası, ilk mekanizmanın serbestlik derecesini azaltan kısıtlayıcı kirişler eklenerek yeni bir atalet artırım mekanizması tasarlanmıştır. Bunun sonucunda düşük frekanslarda çok geniş bant aralığı elde edilmiştir. Özetleyecek olursak, atalet artırım mekanizmaları ile oluşturulan üç-boyutlu yapıların, çok geniş frekans aralığında, boyuna ve iki enine yöndeki tahrikleri engelleyebildiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, three-dimensional (3D) phononic band gap structures are investigated. First, infinite and finite periodic simple cubic, body centered cubic and face centered cubic lattices with and without inertial amplification mechanisms are considered. These 3D lattices are modeled with mass and spring elements that are parametrically varied to observe their effects on band gap (stop band) limits. When inertial amplification mechanisms are used in the infinite periodic lattices, wide low frequency band gaps are generated. Moreover, wide and deep phononic gaps are obtained by using moderate amount of unit cells in the case of finite periodic lattices. Then, 3D phononic band gap structures are formed using distributed parameter inertial amplification mechanisms. The resonance and antiresonance frequencies that characterize the first vibration stop band of the building block mechanism are obtained analytically and by finite element method. The mechanism is optimized to yield wide vibration stop bands in an octahedron and a 2$\times$3 array of octahedrons. Furthermore, these structures are manufactured using a 3D polymer printer and their experimental frequency responses are obtained. Structural damping is added to the finite element model in order to match the resonant peak magnitudes of the numerical and experimental frequency response results. Moreover, a new inertial amplification mechanism is designed by adding constraining beams that reduce the degree of freedom of the initial mechanism. Consequently, ultra wide band gaps at low frequencies are attained. To sum up, it is demonstrated that the 3D structures built with inertial amplification mechanisms are capable of isolating excitations in longitudinal and two transverse directions in a very wide frequency range.
Benzer Tezler
- Eş dağılımlı olmayan fotonik ortamların tasarımı ve incelenmesi: Kip dönüştürücülerden optik gizlemeye
Design and analysis of inhomogeneous photonic media:From mode converters to optical cloaking
BİLGEHAN BARIŞ ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMZA KURT
- Biyosensör uygulamaları için nanofotonik yapıların tasarlanması
Design of nanophotonic structures for biosensor applications
NUR ERİM
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMZA KURT
- Düşük simetri ve derecelendirilmiş kırılma indisine sahip fotonik kristallerin spektral analizi
Spectral analyses of low-symmetric and graded index photonic crystals
İBRAHİM HALİL GİDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMZA KURT
- Periyodik olarak yüklü dikdörtgen dalga kılavuzlarında bloch empedansı ve uygulamaları
Bloch impedance of periodically loaded rectangular waveguides and its applications
FATİH AKIN BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SERKAN ŞİMŞEK
- İki boyutlu fotonik kristaller için tensör green fonksiyonu ile fotonik bant boşluğu hesapları
Photonic bandgap calculations by the dyadic green?s function for two dimensional photonic crystals
NURGÜL AKINCI
Doktora
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YÜKSEL AYAZ