Optimization of TPMS lattice structures via hybridization and grading of the lattice morphologies
TPMS kafes yapılarının hibridizasyon yoluyla optimizasyonu ve kafes morfolojilerinin değerlendirilmesi
- Tez No: 758438
- Danışmanlar: DR. POLAT ŞENDUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Mükemmel mekanik özelliklerinden dolayı üçlü periyodik minimum yüzeyler (TPMS) kafes yapıları son zamanlarda mühendislik uygulamalarında daha fazla ilgi görmeye başlamıştır. Bu yapıların üstün özellikleri, mukavemet ve ağırlık gibi mühendislik tasarım hedeflerine ulaşmayı kolaylaştırır. Eklemeli imalattaki son gelişmeler sayesinde, kafeslerin imalatı geleneksel yöntemlere göre daha kolaydır. Bu nedenle tasarımlarda kullanımları son dönemde daha popülerdir. Bununla birlikte, teknolojik gelişmeler tasarımcıyı geleneksel TPMS tasarım niteliklerini geliştirmeye zorlamaktadır. Bu tez, tasarım alanını optimal kafes tasarım parametreleriyle doldurarak tasarımın mekanik performansını geliştirmek için iki yaklaşımı kapsar. İlk olarak, optimum kafes kalınlığı dağılımını elde etmek için homojenleştirme tabanlı topoloji (HMTO) ve serbest boyutlu optimizasyon tabanlı kademeli kafes oluşturma (FOGLG) yöntemleri incelenmiştir. Sandviçlenmiş bir yapının modal karakterizasyonu için optimizasyon yöntemleri gerçekleştirilir. İkinci çalışmada, tasarımın mekanik performansını artırmak için genetik algoritma (GA) ve homojenizasyon tabanlı topoloji optimizasyonunun kullanıldığı yeni bir hibrit optimizasyon çerçevesi. Yöntem ilk olarak GA aracılığıyla uygun kafes mitolojilerini seçer ve daha sonra bunları topoloji optimizasyonu ile derecelendirir. Ek olarak, kademeli çoklu morfoloji tasarımı, çalışmada yeni bir harmanlama algoritması ile yeniden oluşturulmuştur. Çalışmaların sonuçları, önerilen yöntemlerin tasarımcının tasarımların mekanik performansını iyileştirmesini sağladığını açıkça göstermektedir. Önerilen yöntemler, yöntemlerin doğruluğunu değerlendirmek için deneysel olarak da doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Owing to its excellent mechanical properties, triply periodic minimum surfaces (TPMS) lattice structures have recently gained more interest in engineering applications. The superior properties of these structures make it easier to achieve engineering design goals such as strength and weight. Thanks to recent developments in additive manufacturing, the fabrication of the lattices are easier compared to the traditional methods. Therefore, their usage in the designs are more popular in recent application. However, technological advancements compel the designer to enhance the traditional TPMS design qualities. This thesis covers two approaches to enhance the design's mechanical performance by infilling the design domain with the optimal lattice design parameters. Initially, homogenization-based topology (HMTO) and free-size optimization-based graded lattice generation (FOGLG) methods are studied to obtain optimum lattice thickness distribution. The optimization methods are conducted for the modal characterization of a sandwiched structure. In the second study, a new hybrid optimization framework in which genetic algorithm (GA) and homogenization-based topology optimization are used to enhance the mechanical performance of the design. The method initially selects suitable lattice mythologies via GA and then grades them by topology optimization. In addition, the graded multi-morphology design is reconstructed by a novel blending algorithm in the study. The results of the studies clearly show that the proposed methods enable the designer to improve the mechanical performance of the designs. The proposed methods are also experimentally validated to assess their accuracy.
Benzer Tezler
- 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
- Kaplanmış gözenekli Tİ6A14V implantların lazer metal toz ergitme (LAM) teknolojisi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of coated porous Tİ6A14V implants by laser powder bed fusion (L-BPF) technology
FATMA NUR DEPBOYLU
Doktora
Türkçe
2023
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEZA KORKUSUZ
DR. EVREN YASA
- Dynamic characterization and optimization of additively manufactured tpms lattice structures
Katmanlı üretilen tpms kafes yapılarının dinamik karakterizasyonu ve optimizasyonu
UĞUR ŞİMŞEK
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. POLAT ŞENDUR
- EB-PBF ve LB-PBF metodları ile üretilen kafes yapıların mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of mechanical properties of lattice structures produced by EB-PBF and LB-PBF methods
OĞUZ ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
- Titanyum alaşımı gözenekli biyomedikal parçanın eklemeli imalat için tasarımı ve üretim parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of design and manufacturing parameters of titanium alloy porous biomedical part for additive manufacturing
TOLGA MERAL
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÜNAY