Structural design, topology and multi objective optimization of wing kit of munition utilizing lattice cell structures
Mühimmat kanadının kafes hücre yapıları kullanarak yapısal tasarımı, topoloji ve çok amaçlı optimizasyonu
- Tez No: 865113
- Danışmanlar: PROF. DR. ALTAN KAYRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 244
Özet
Bu tez çalışmasında, latis hücre yapıları kullanılarak 3 noktalı bükme testi numunesinin ve mühimmat kanadının çok amaçlı optimizasyon yöntemleriyle, dayanım ve kütle optimizasyonu yapılmıştır. İlk aşamada, 3 noktalı bükme numunesinin iç kısmına kiriş tabanlı latis yapıları yerleştirilmiştir. Tek ve birden fazla tasarım değişkeni ile kiriş çaplarının optimizasyonu yapılmıştır. Tüm yapının performansı, tek veya çoklu tasarım değişkenine göre karşılaştırılmıştır. İkinci aşamada ise, mühimmat kanadının tasarım bölgesi belirlenip, kiriş tabanlı latis hücreleri yerleştirilmiştir. Latis hücrelerinin yerleştirilmesi için cezalandırma ile katı izotropik malzeme (SIMP) yöntemi kullanılmıştır. Burada amaç fonksiyonu, tasarım alanının hacminin %50 oranında azaltılırken, yapının katılığını maksimum seviyeye getirmektir. Sonlu elemanlar modelindeki elemanların göreceli yoğunluğu %40'tan az ise, kafes yapıları yerleştirilir, fazla ise katı eleman olarak kalır. Sonrasında, kafes hücre yapılarının çapı, çok amaçlı optimizasyon kullanılarak optimize edilmiştir. Sonlu eleman modeli HyperMesh programında hazırlandıktan sonra, çap optimizasyonu için HyperStudy programı kullanılır. Sonlu eleman modelinin HyperMesh programından, HyperStudy programına aktarımını kolaylaştırmak için bir Python kodu geliştirilmiştir. Bu sayede sonlu elemanlar modeli, HyperStudy programına parametrik olarak aktarılabilir. Son olarak, çok amaçlı optimizasyonun tamamlanmasının ardından elde edilen sonuçlara göre Catia V5 programında model hazırlamak için başka bir Python kodu geliştirilmiştir ve numuneler üretilmiştir. Bu tez, mühendislik alanında çok amaçlı optimizasyon yöntemiyle optimize edilmiş kafes yapılarının uygulanmasını, 3 noktalı bükme testi numunesi ve mühimmat kitinin kanadı üzerinde göstermektedir. Elde edilen sonuçlara dayanarak, kafes yapıları ile oluşturulan optimize edilmiş, 3 noktalı bükme numunesi ve mühimmat kanadının kütle ve katılık amaç fonksiyonu açısından performansı artırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, optimization of compliance and mass is performed using lattice cell structures for a three-point bending test specimen and wing kit of munition through multi-objective optimization methods. In the first stage, strut-based lattice structures are placed inside the three-point bending specimen. Optimization of strut diameters is carried out with single and multiple design variables. The performance of the entire structure is compared in terms of single or multiple design variables. In the second stage, the design space of the wing kit of munition is defined. Strut-based lattice cells are placed in the design space, which is optimized using the Solid Isotropic Material with Penalization (SIMP) method. Here, the objective function aims to minimize compliance, with the response constraint set to reducing the volume of the design space by 50%. If the relative density of 3D elements is less than 40%, lattice structures are placed; otherwise, it is retained as a solid element. Subsequently, the strut diameter of the lattice is optimized using multi-objective optimization. After preparing the finite element model in HyperMesh, the HyperStudy program is employed for diameter optimization. A Python code has been developed to facilitate the transfer of the finite element model from HyperMesh to HyperStudy parametrically. Finally, another Python code has been developed to prepare a model in the Catia V5 program based on the results obtained after completing multi-objective optimization, and specimens are produced. This thesis demonstrates the application of optimized lattice structures in the field of engineering through multi-objective optimization method, exemplified by a three-point bending test specimen and the wing of an ammunition kit. Based on the results obtained, the performance of the optimized three-point bending specimen and ammunition wing constructed with lattice structures is enhanced in terms of mass and stiffness objective functions.
Benzer Tezler
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- Evolutionary topology optimization of a folding missile wing for stiffness and frequency
Katlanır bir füze kanadının direngenlik ve frekans için evrimsel topoloji optimizasyonu
ATA ÜRÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Havacılık ve Uzay MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELİN ŞAHİN
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Ballistically launchable shape shifting 3D printed multi-rotor unmanned aerial vehicle design and foldable arms analysis
Balistik olarak fırlatılabilir şekil değiştiren 3B baskılı çok rotorlu insansız hava aracı tasarımı ve katlanabilir kolların analizi
MEHMET ZEKİ PAŞAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ
- Optimization of structures in the frequency domain
Yapıların frekans uzayında optimizasyonu
ALİYYE KARA
Doktora
İngilizce
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATA MUĞAN
PROF. DR. İBRAHİM EKSİN
- Robot kolu tasarımında dinamik esnek yapı modeli kullanarak tahrik grubu ve mekanik yapının tümleşik optimizasyonu
Integrated drive-train and mechanical structure optimization using dynamic flexible structure model in robot manipulator design
MUSA ÖZGÜN GÜLEÇ
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞENİZ ERTUĞRUL