Mechanically-informed computational form-finding for biobased materials in the case of bacterial cellulose
Bakterı̇yel selüloz özelı̇nde bı̇yolojı̇k tabanlı malzemeler ı̇çı̇n mekanı̇k olarak bı̇lgı̇lendı̇rı̇lmı̇ş hesaplamalı form bulma
- Tez No: 778206
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT BENGİSU, DOÇ. DR. GÜZDEN VARİNLİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mimarlık, Science and Technology, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Ekonomi Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tasarım Çalışmaları Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 171
Özet
Hesaplamalı tasarım ve üretim süreçlerindeki son çalışmalar, doğadaki biyolojik sistemleri matematiksel modeller olarak veya çeşitli uygulamalarda biyolojik tabanlı malzemeler ve kompozitler olarak kullanma potansiyellerine odaklanmaktadır. Biyolojik tabanlı ürünlerin tasarlanması ve üretilmesi için mekanik ve dijital medya arasındaki karşılıklı entegrasyon hala geliştirilmeye açıktır. Mevcut hesaplamalı form bulma betikleri, kapsamlı bir malzeme listesi içermesine rağmen biyolojik tabanlı malzemelerin bu listeye eklenmesiyle daha da geliştirilebilir. Bu tez, mekanik olarak bilgilendirilmiş malzeme tabanlı hesaplama yoluyla bir çerçeve önererek özelleştirilmiş bir form bulma sürecini araştırmaktadır. Pek alışılmadık ancak tasarım için potansiyel bir malzeme olan bakteriyel selülozun biyolojik büyüme süreci, mekanik malzeme özelliklerinin elde edilmesi ve bu veri setlerinin hesaplamalı form bulma sürecine entegrasyonu incelenmiştir. Standart hesaplamalı form bulma ve mekanik olarak bilgilendirilmiş hesaplamalı form bulma arasındaki karşılaştırmanın sonuçları, hem elde edilen optimum geometrinin formu hem de geometrinin gerçekte kaldırabileceği maksimum eksenel kuvvetler açısından büyük bir fark ortaya çıkarmıştır. Bu entegrasyon literatürde nispeten yeni olmasına rağmen, önerilen yöntemin hesaplamalı tasarım ve üretimdeki yapısal form bulma sürecini geliştirmek ve pratiğe yaklaştırmak için etkili olduğu gözlemlenmiştir. Bu yaklaşım, nicel mekanik özellikler elde edildikten sonra yeni malzemeleri kapsayacak şekilde çeşitli form bulma ve yapısal optimizasyon betiklerindeki geleneksel ve sınırlı malzeme listelerinin genişletilmesine izin vermektedir. Bu yöntem, tasarım bilimine, malzeme bilimine, mimarlığa ve Antroposenin sürekli artan etkilerine karşı sürdürülebilir bir geleceğe katkıda bulunur.
Özet (Çeviri)
Recent studies in digital design and fabrication processes focus on the potential of using biological systems in nature as mathematical models or, more recently, as biobased materials and composites in various applications. The reciprocal integration between mechanical and digital media for designing and manufacturing biobased products is still open to development. The current computational form-finding scripts involve an extensive material list that can be enhanced by extending with biobased materials. This dissertation explores a customized form-finding process by suggesting a framework through mechanically-informed material-based computation. Bacterial cellulose, an unconventional yet potential material for design, was explored across its biological growth, tensile properties, and the integration of datasets into computational form-finding. The initial results of the comparison between computational form-finding versus mechanically-informed computational form-finding revealed a difference in terms of both the resulting optimum geometry and the maximum axial forces that the geometry could actually handle. Although this integration is relatively novel in the literature, the proposed methodology has proven effective for enhancing the form-finding process within digital design and fabrication and bringing us closer to real-life applications. This approach allows conventional and limited material lists in various computational form-finding scripts to cover novel biobased materials once the quantitative mechanical properties are obtained. This method contributes to design science, material science, architecture, and a sustainable future against the evergrowing effects of the Anthropocene
Benzer Tezler
- Pasternak zemini üzerinde ani ve hareketli yüke maruz dikdörtgen kalın kompozit bir plakanın dinamik analizi
Dynamic analaysis of a rectangular thick composite plate resting on a pasternak foundation subjected to sudden and moving load
REHA GÜRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- A convolutional neural network methodology with a momentum-flux-based loss function for predicting aerodynamic flow around airfoils
Uçak kanatları etrafında aerodinamik akış tahmini için momentum-akı-bazlı kayıp fonksiyonlu convolutıonal sinir ağı metodolojisi
MUSTAFA MERT DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR UĞRAŞ BARAN
DOÇ. DR. HANDE ALEMDAR
- Structural transformation: Designing structural building elements informed from bone morphology
Yapısal dönüşüm: Kemik morfolojisinden öğrenilmiş yapı elemanlarının tasarlanması
ŞEVVAL ÇÖLOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
MimarlıkOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU SORGUÇ
- Akış problemleri için lattice Boltzmann yöntemi ve uygulamaları
The lattice Boltzmann method for fluid flows and its applications
ZEKERİYA ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR EKİCİ
- Physics informed neural networks for computational fluid dynamics
Hesaplamalı akışkanlar dinamiğinde fizikle öğrenen yapay sinir ağları
ATAKAN AYGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ KARAKUŞ
DR. ROMİT MAULİK