Hibrit yapılı bir manyetoreolojik frenin sayısal yöntemlerle tasarımı ve deneysel incelenmesi
Numerical design and experimental evaluation of a hybrid magnetorheological brake
- Tez No: 520298
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YİĞİT TAŞCIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Manyetoreolojik akışkanlar manyetik alana duyarlı reolojik özelliklere sahiptir. Bu özellikleri sebebiyle manyetoreolojik akışkanlar“akıllı”malzeme olarak sınıflandırılır. Hızlı tepki süresi, yüksek akma gerilmesi gibi çekici özellikleri sayesinde manyetoreolojik akışkanlı cihazlar benzer akıllı malzemelere üstünlük göstererek kullanım yoğunluğu açısından öne çıkmaktadır. Manyetoreolojik akışkanlar kullanılarak titreşim sönümleme ve fren uygulamaları için birçok damper ve fren tasarlanmıştır. Literatürdeki fren tasarımları önceleri otomotiv ve motosikletler için olsa da günümüzdeki birçok çalışma haptik uygulamalar için yüksek tork yoğunluğuna sahip manyetoreolojik fren tasarımına yoğunlaşmıştır. Bu çalışmada yüksek tork yoğunluğuna ulaşmak için H-tipi manyetoreolojik fren önerilmiştir. Önerilen frenin değerlendirilmesi için haptik sistemlere indirgenebilecek boyutlar seçilmiştir. Bu sebeple frenin çapı ve uzunluğu kısıtlanmıştır. Karşılaştırma yapmak için belirtilen boyutlarda literatürde iyi sonuçlarıyla bilinen kampana ve T-tipi fren seçilmiştir. Kampana, T-tipi ve H-tipi frene Parçacık Sürü Optimizasyonu yöntemiyle optimizasyon çalışması yapılmıştır. Frenlere uygulanan kısıtları yönetmek için gradyan temelli kısıt yönetme yöntemi kullanılmıştır. Frenlerin manyetik devresi hem iteratif formülasyon hem de sonlu elemanlar yaklaşımı kullanılarak çözülmüştür. İki yaklaşım karşılaştırılmış; sonlu elemanlar yaklaşımının sonuçlarının daha güvenilir olduğu belirlenmiştir. Frenleme torku Bingham plastik modeli kullanılarak türetilmiştir. Optimum tasarımların karşılaştırılması sonucu H-tipi MR frenin kampana tipine göre %22, T-tipine göre %13 daha yüksek tork yoğunluğuna sahip olduğu açığa çıkmıştır. Ayrıca, önerilen frenin kampana tipine göre %60, T-tipine göre %18 fazla tork ürettiği gösterilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucu sonlu elemanlar yaklaşımı doğrulanmış, frenin histerisiz davranışı hakkında çıkarımlar yapılmıştır. Prototip H-tipi frenin zaman sabitinin 1.5 A basamak girişinde 69 ms olduğu saptanmıştır. Frenin bobinine sinüzoidal uyartı verilmiş; frenin birinci derece sistemler gibi davrandığı gösterilmiştir
Özet (Çeviri)
Magnetorheological fluids exhibit magnetically sensitive rheological behavior. Thus, they are classified as“smart”materials. Magnetorheological fluid devices have attractive properties such as fast response time, higher yield stress, and relatively low power consumption. Magnetorheological devices distinguish among similar smart materials, as its properties are superior. Magnetorheological devices include dampers and brakes. Initially, magnetorheological brakes are developed for automotive and motorcycles. Recent studies focuses on increasing torque density in haptic systems. In this study, H-shaped MR brake is proposed to achieve higher torque density. Proposed brake is compared to drum and T-shaped MR brakes. All brakes are designed parametrically. Parametric designs are optimized using Particle Swarm Optimization. Gradient-based constraint handling method is used to handle constraints. Magnetic analysis is conducted using both developed iterative formulation and finite element approaches. Two approaches are compared, latter of which is shown to be the method of choice. Braking torques are deducted analytically using Bingham plastic model. Comparison of the optimum designs show that the torque density of H-shaped MR brake is 22% higher than drum type and 13% higher than T-shaped MR brake. Also, H-shaped MR brake generates 60% more braking torque than the drum type and 18% more than T-shaped MR brake. Experimental study validates the finite element approach while deductions are made about hysteresis characteristics. Time constant of the proposed brake is found to be 69 ms in response to 1.5 A step input. Sinusiodal excitation to the coil of the brake shows that proposed brake can be modeled as first order systems.
Benzer Tezler
- Development of a novel variable stiffness device based on magneto-rheological elastomers for soft robots
Yumuşak robotlar için manyetoreolojik elastomer esaslı yeni bir değişkenli sertlik cihazının geliştirilmesi
TAYLAN ATAKURU
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EVREN SAMUR
- Döngüde donanımsal benzetim yapısı kullanılarak hafif uçak iniş takımının yarı aktif kontrolü
Semi-active control of light aircraft landing gear using hardware in the loop simulation structure
SEFA BURHAN EKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Savunma ve Savunma TeknolojileriSivas Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ SUAT YILDIZ
- Enhancing earthquake performance of civil structures via structural control
Yapısal kontrol ile inşaat yapılarının deprem performansının artırılması
VEDAT ŞENOL
Doktora
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜRSOY TURAN
- Eklemeli imalatta hibrit yapıların topoloji optimizasyonu
Topology optimization of hybrid structures in additive manufacturing
FEHMİ MUTLU
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CENGİZ KAYACAN
- Hibrit yapılı sürekli robot tasarımı, adaptif kontrolü ve deneysel incelenmesi
Design, adaptive control and experimental investigation of a hybrid continuum robot
MERT CAN AKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mekatronik MühendisliğiEge ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DİLŞAD ENGİN