Topology optimization and stress analysis of fuselage brackets
Gövde braketlerinin topoloji optimizasyonu ve gerilim analizi
- Tez No: 826839
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN SARIKAVAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Havacılık endüstrisi, Sonlu elemanlar yöntemi, Tasarım programı, Tasarım süreci, Topoloji, Aviation industry, Finite element method, Design program, Design process, Topology
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Topology optimizasyonu (TO), optimum malzeme dağılımını elde etme ve kütlenin azaltılması kapasitesi nedeniyle havacılık mühendisliğinde büyük önem kazanmıştır. Havacılık alanında topoloji optimizasyonuyla ilgili henüz çok fazla uygulama bulunmamaktadır ve bu, yeni bir dal olarak kabul edilebilir. Bu tez, yapısal analiz, topoloji optimizasyonu ve önceden belirlenmiş sınırlayıcı koşullar altında havacılık braketinin kütlesini azaltabilme yeteneği üzerine odaklanmaktadır. Aynı zamanda, çalışma brakete çatlak uygulamasını da araştırmaktadır. Mode I dominant yarı eliptik çatlaklar, malzeme kırılma dayanımına karşı sonlu eleman yöntemi (FEM) kullanılarak yapıya uygulanmıştır. Çalışmanın temel amacı, yapılanma ve gerilim ve gerilim yoğunluk faktörlerini hesaplarken, önceden belirlenmiş sınırlayıcı koşullar altında bir orta büyüklükteki uçak braketinin topoloji optimizasyon aracıyla yenilenmiş bir tasarımını oluşturmaktır. Kanat-gövde bağlantı parçası tahmini bir optimizasyon problemi olarak formüle edilir ve sonlu eleman yöntemi (FEM) kullanılarak çözülür. Yapı üzerinde analizler, yoğunluk tabanlı topoloji optimizasyon yöntemleri ve SMART çatlak büyümesi analizi gerçekleştirilir. Sonuçlara göre, iki farklı yeni kanat-gövde bağlantı parçası tasarlanmıştır, bunlar birbirleriyle karşılaştırılmış ve önceden belirlenmiş sınırlayıcı koşullar altında toplam kütlesinde azalma sağlanmıştır. Bu koşullarda parça mevcut düzeydeki gerilim ve gerilim yoğunluk faktörüne dayanabilecek durumdadır. Bu tez, belirtilen sınırlayıcı koşullar altında %20'den fazla kütlenin azaltıldığını ve parçanın doğru kalıcı bağlantısının karşılaştırılarak bulunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Topology optimization (TO) has acquired significant matter in aerospace engineering according to its capacity to get the optimum material distribution and decreasing masses. There are still not many implementations of topology optimization, which may be considered a relatively new branch in the aerospace field. This thesis focuses on structural analysis, topology optimization, and the optimization's capability to decrease the aerospace bracket's mass under predetermined boundary conditions. The crack implementation on the bracket was also studied, where semi-elliptical cracks, which are mode I dominant, were applied to the structure by using finite element methods (FEM) against the material fracture toughness. The primary goal of this study is to develop a redesigned wing-fuselage bracket for a middle-sized aircraft by utilizing a topology optimization tool under predetermined boundary conditions while considering stress and stress intensity factors. Analyses, density-based topology optimization methods, and SMART (Separating Morphing and Adaptive Remeshing Technology) crack growth analysis were performed on the structure. According to the results, two types of new wing-fuselage brackets have been designed, resulting in a total mass decrease under predetermined boundary conditions, while ensuring it can withstand the existing stress and stress intensity factors. The thesis demonstrates that a mass reduction exceeding 20% has been achieved under specific boundary conditions, highlighting the potential for substantial weight savings. The correct permanent attachment of the bracket can be determined by comparing these results with established criteria and requirements.
Benzer Tezler
- Structural analysis and fatigue life evaluation of bracket type components subjected to random excitations
Rastgele uyarıma maruz braket tipi bileşenlerin yapısal analizi ve yorulma ömürlerinin değerlendirilmesi
ÜLGEN YEŞİLÇİMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ KIRAL
- Design for additive manufacturing of the Turbojet engine part via topology optimization and structural analysis
Topoloji optimizasyonu ve yapısal analiz ile Turbojet motor parçasının katmanlı imalatı için yeniden tasarımı
FATİH EKİNCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiEnerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT AKŞİT
- Design improvement by topology optimization of forged the suspension control arm and ball joint assembly
Dövme yöntemi ile üretilmiş rotilli salıncak kolunun topoloji optimizasyonu ile tasarım iyileştirmesi
MUHAMMED HÜSEYİN NALBANT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDAT İRİÇ
- Manuel şanzıman vites çatalının yapısal analizi ve biyomimetik yaklaşım ile topoloji optimizasyonu
Structural analysis and topology optimization of manual transmission shift fork using a biomimetic approach
BİLAL AKYÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN ÖZSOY
- Designing universal yoke structure of suspension and release system with topology optimization for fighter aircrafts
Taşıma ve bırakma sistemi parçası çok amaçlı kelepçe yapısının avcı uçaklar için topoloji optimizasyonu ile tasarımı
MELİH KAAN BAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR ÜNVER