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: Mimarlık, Bilim ve Teknoloji, Architecture, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Benzetim tasarımı, Bilgisayar destekli benzetim, Bilgisayar destekli tasarım, Biyomalzemeler, Biyouyumlu materyaller, Dinamik benzetim, Doğal maddeler, Kompozit malzemeler, Organik materyaller, Sayısal benzetim, Simulation design, Computer aided simulation, Computer aided design, Biomaterials, Biocompatible materials, Dynamic simulation, Natural materials, Composite materials, Organic materials, Digital simulation
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Ekonomi Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tasarım Çalışmaları Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Hiperbolik paraboloid betonarme kabuk sistemlerin parametrik tasarımı
Parametric design of hyperbolic paraboloid reinforced concrete shell systems
İZEL ECE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUTLU DARILMAZ
- Bambu malzeme davranışına bir model olarak kabuk strüktür tasarım ve şekil optimizasyonu
Shell structure design and shape optimization as a model for material behavior of bamboo
ESRA DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
- DE NOVO FRATAXİN PROTEİNİ TASARIMI: KATLANMA MOTİFLERİ, METAL İYON BAĞLANMA BÖLGELERİ, MOLEKÜLER DOCKİNG VE MOLEKÜLER DİNAMİK SİMÜLASYONLAR İLE OPTİMAL STABİLİTE İÇİN YAPAY ZEKÂ DESTEKLİ YAKLAŞIMLAR
DE NOVO FRATAXIN PROTEIN DESIGN: AI-ASSISTED APPROACHES FOR OPTIMAL STABILITY THROUGH FOLDING MOTIFS, METAL ION BINDING SITES, MOLECULAR DOCKING AND MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS
KEVSER KÜBRA KIRBOĞA
Doktora
Türkçe
2026
BiyomühendislikSüleyman Demirel ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECİR UĞUR KÜÇÜKSİLLE
- 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
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEDAT ZİYA DOĞAN
- Robot kol dinamiğinin ve hareketinin bilgisayarda analizi ve simülasyonu
Analysis and simulation of dynamics and motion of robot arm on computer
HASAN SANCAKTAROĞLU