Geri Dön

A novel smart fatigue U-notch sensor for structural health monitoring of dangerous modules

Tehlikeli modüllerin hasar tespitinin izlenmesi için U-çentikli yeni bir akıllı sensör

  1. Tez No: 540544
  2. Yazar: TARIQ SALEM K. ALSHAHBOUNI
  3. Danışmanlar: Prof. Dr. ALİ GÜNGÖR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Karabük Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 143

Özet

Yorulma çevrimsel yüklere maruz kalan tüm yapısal bileşenlerde en yaygın olarak görülen hasar türüdür. Son yıllarda, yapıların kritik bileşenleri için yorulma ömrünün daha iyi tahmin edilmesi için analitik ve ek olarak sayısal modellerin geliştirilmesi için etkileyici çabalar sarf edilmiştir. Yapısal hasar izleme için yorulma sensörlerinin uygulanması, bir bileşenin yapısal ömrünü dikkate alarak zayıflık ve hasarın değerlendirilmesini amaçlamaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, yorulma ömrünü tahmin etmek için çentikli bir yorulma sensörü tasarlamak ve analiz etmek, bakım için bir gösterge sağlamak ve herhangi bir büyük hasar oluşmadan önce parçaların değiştirilmesi için yeterli zamana sahip olmaktır. Bu çalışmada, yorulma sensörünün tasarımı, uygulaması ve analizi için ANSYS Workbench yazılımı kullanılmıştır. Sensör modeli, yapı üzerine uygulanan gerilim yüküne paralel olarak tasarlanmış U çentik geometrisine sahip dört kirişten oluşur. Sensörün genişliğinin, uzunluğunun ve kalınlığının büyüklüğü sırasıyla, 305 × 76.2 × 1.6 mm'dir. Ayrıca, sensör malzemesi olarak alüminyum alaşımları (7075 T6, 2024-T4 ve 6061-T6) kullanılmıştır. Gerilme konsantrasyonunun, eleman boyutundan bağımsız olmasını sağlamak için bir meş hassasiyeti çalışması yapılmıştır. Mesh hassasiyet çalışması beş eleman boyutu için yapılmıştır (11717, 21095, 39367, 55222, 121561). Meş hassasiyeti için eşdeğer gerilmeler dikkate alınmıştır. Ayrıca, sensör modelinin ilk tekrarlamalı analizi sırasında elde edilen yüksek stres bölgelerinin kritik yerleri (r = 6,4 mm) için mesh duyarlılık analizi yapılmıştır. Sonuçlar 6,4 mm'lik yarıçapa sahip bir U çentikte maksimum eşdeğer gerilmenin (90,815 MPa) ve 25,4 mm'lik yarıçapa sahip bir U çentikte minimum eşdeğer gerilmenin (68,715 MPa) oluştuğunu göstermiştir. Bu, sensörün yorulma ömrünün artan U-çentik yarıçapı ile arttığını gösterir. Sonuçlara dayanarak, maksimum eşdeğer gerilmenin artan çentik yarıçapı ile azaldığı ve bunun bize yorulma ömrünün sensörün U çentik yarıçapına, uygulanan kuvvetlere ve özellikle sensörün ucundaki gerginliğe bağlı olduğu bilgisini sağladığı söylenebilir. Son olarak, analizler 7075-T6 alaşımının 2024-T4 ve 6061-T6 alaşımlarından daha iyi yorulma ömrüne sahip olduğunu göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Fatigue is the most widely recognized failure in all structural components which are subjected to cycling loads. In recent years, impressive efforts have been made for the development of analytical and additionally numerical models for the better estimation of fatigue life for critical components of structures. The application of fatigue sensors for Structural Health Monitoring (SHM) aims the evaluation of weakness and damage keeping in view the structural life of a component. The main goal of this study is to design and analyze a U notched fatigue sensor to predict the fatigue life, to provide an indication for maintenance and to have sufficient time for the replacement of parts before any catastrophic failure could occur. In this study, ANSYS Workbench software was used to design, implementation and analysis of the fatigue sensor. The sensor model consists of four beams with U notch geometry that has been designed parallel to the applied tension load on the structure. The magnitudes of the width, length and thickness of the sensor are 305 × 76.2 × 1.6 mm, respectively. In addition, aluminum alloys (7075 T6, 2024-T4 and 6061-T6) were used as sensor materials. In order to ensure that the stress concentration is independent of element size, a mesh sensitivity study was performed. The mesh sensitivity study was carried for five ele-ment sizes (11717, 21095, 39367, 55222, 121561). The equivalent stresses were con-sidered for the mesh sensitivity. In addition, the mesh sensitivity analysis was carried out for the critical location (r = 6.4 mm) of the high stress regions obtained during the first iterative analysis of the sensor model. The results showed the maximum equivalent stress (90.815 MPa) at a U notch radius of 6.4 mm and the minimum equivalent stress (68.715 MPa) at a U notch radius of 25.4 mm. It has been shown that the beam with a U notch radius of 25.4 mm had a better fatigue life than the beam with U notch radius of 6.4 mm. This implies that fatigue life of the sensor increases with increasing U-notch radius. Based on the results it can be said that the maximum equivalent stress decreases with increasing notch radius and that this provides us information that fatigue life depends on U notch radius of the sensor, applied forces and specifically tension at the end of the sensor. Finally, analyses showed that 7075-T6 alloy has better fatigue life than 2024-T4 and 6061-T6 alloys.

Benzer Tezler

  1. Sürücü davranışlarını tespit eden ve tanımlayan yeni bir algoritma ile akıllı takograf geliştirilmesi

    Development of smart tachograph with a novel algorithm detecting and recognition of driver behaviour

    CEVAT ALTUNKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET ZENGİN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLAN ÇOBAN

  2. Towards adaptive brain-computer interfaces: Statistical inference for mental state recognition

    Uyarlanabilir beyin-bilgisayar arayüzlerine doğru: Zihinsel durum tanıma için istatistiksel çıkarım

    MASTANEH TORKAMANI AZAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    BiyomühendislikSabancı Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜJDAT ÇETİN

    Prof. Dr. SELİM SAFFET BALCISOY

  3. Piezoelectric vibration energy harvesterwith movable tip mass

    Ucuna hareketli kütle bağlı titreşim bazlı piezoelektrik enerji toplayıcısı

    CEVAT VOLKAN KARADAĞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Makine MühendisliğiYeditepe Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. NEZİH TOPALOĞLU

  4. Batarya şarj uygulamalarında kullanılan LLC rezonans çeviricilerde optimum verim eldesi için yeni bir yöntem

    A novel method on obtaining optimal operation efficiency of LLC resonant converters in battery charging applications

    ESER ÇALIŞKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN

  5. Akıllı şebekelerde fotovoltaik güç üretim sistemine sahip konutlar için akıllı talep yönetim sistemi

    Smart demand management system for PV powered residential areas in smart grids

    RECEP ÇAKMAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ