Homogenization-based computational design and two-scale performance optimization of electroactive structures
Elektroaktif yapıların türdeşleme temelli hesaplamalı tasarımı ve iki ölçekli davranış eniyilemesi
- Tez No: 898151
- Danışmanlar: PROF. DR. İLKER TEMİZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Geliştirilmiş özelliklere sahip makroskopik malzemeler ve yapılar, katı mekaniği bağlamında kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Aktif bileşenlere sahip mikroyapılı malzemelerin avantajları kaynaklarda bildirilmiştir. Ayarlanabilir mikroyapılar göz önüne alındığında, bu tür malzemelerin daha ilginç özellikleri dış uyaranlar dayatılarak elde edilebilir. Bu çalışmanın nihai amacı, piezoelektrik bileşenlere sahip yapıların zamanla değişen makroskopik gerilme tepkisini ve davranışını aktif olarak kontrol etmek için türdeşleme temelli hesaplamalı tasarım sistemi oluşturmaktır. Bu sistem, mikroyapının üzerine uygulanan makroskopik elektrik alanın zamanla uyarlanması ve makroskopik katının üzerine uygulanan makroskopik elektrik potansiyelinin zamana göre değişiminin kontrol edilmesi ile gerçekleştirilir. Bahsedilen periyodik mikroyapının, sadece topolojisi değil, aynı zamanda anizotropik malzeme yönelimini ve birim hücre geometrisini de içeren kapsamlı bir tasarım uzayında eniyilemesi sağlanmıştır. Zamanla değişen mekanik özellikleri yakalamak için eniyileme uzayını zenginleştirmek amacıyla, davranış değişkenleri olarak adlandırılan ek eniyileme değişkenleri geliştirilmiştir. Mikroyapının ayrıklı yapısı ve hedeflenen mekanik davranışın elde edilme doğruluğu temel alınarak, bu sistemin sınırlarını denetlemek için geniş kapsamlı sayısal soruşturmalar yürütülmüştür. Bahsedilen bütün hesaplar, bu çalışmaya ait paralel hesaplama içeren C++ tabanlı sonlu elemanlar (SE) programı ile gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Macroscopic materials and structures with enhanced characteristics have been extensively studied in the context of solid mechanics. The advantages of microstructured materials with active constituents have been reported in the literature. In view of tunable microstructures, further intriguing traits of such materials can be achieved through imposing external stimuli. The ultimate goal of the present study is to establish a homogenization-based computational design framework to actively control the time-varying macroscopic stress response and behavior of structures with piezoelectric constituents. This is accomplished by temporally adapting the macroscopic electric field enforced on a microstructure and controlling the time-variation of the macroscopic electric potential imposed on a macroscopic solid. This periodic microstructure is optimized in a nonrestrictive design space that embodies not only the topology, but also anisotropic material orientation and the unit cell geometry. In order to enrich the optimization space to capture the intriguing time-varying mechanical aspects, additional optimization variables, namely performance variables, are developed. Extensive numerical investigations are conducted to test the limits of this framework based on the discreteness of the microstructure and the accurateness of attaining the targeted mechanical behavior. The overall computational work is implemented through a parallel C++-based in-house FE program.
Benzer Tezler
- A multiscale approach to understand the effects of design parameters on the elastic behavior of 3D orthogonally woven composites
3B ortogonal dokuma kompozit yapıların geometrik parametrelerinin yapının elastik davranışına etkisinin incelenmesi
HİLAL ERKOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA CEBECİ
- Rastgele yönlendirilmiş karbon nanotüp takviyeli kompozitlerin modellenmesi
Modelling of randomly oriented carbon nanotube reinforced composites
EMRE KÖROĞLU
Doktora
Türkçe
2022
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- High-performance dielectric substrate development with low Dk and Df for RF and mm-wave applications
RF ve mm-dalgaboyu uygulamaları için yüksek-performanslı, düşük Dk ve Df değerli dielektrik taban malzemesi geliştirimi
UMUT BARIŞ GÖĞEBAKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
DOÇ. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR
- Homogenization-based microscopic texture design and optimization in hydrodynamic lubrication
Hidrodinamik yağlamada türdeşleştırme tabanlı mikroskopik desen tasarımı ve eniyilemesi
ABDULLAH WASEEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKER TEMİZER
- Oluklu sandviç kompozitlerin çekirdek yapısının elastik sabitler açısından incelenmesi
Investigation of sandwich structures with corrugated core in terms of elastic constants
ALPER ONUR GÜLŞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KAAN YILDIZ