Multiscale structural optimization of refrigerator under static and dynamic loads
Statik ve dinamik yükler altında buzdolabının çok ölçekli yapısal optimizasyonu
- Tez No: 904106
- Danışmanlar: PROF. DR. RAMAZAN KARAKUZU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Paketli buzdolaplarının taşınması sırasında düşme etkisi direnci üzerine yapılan araştırmada, darbe testleri ve hasar analizi üzerinde durulmuştur. Endüstri standartlarına (ASTM D5276, ASTM D880) ve LS-DYNA simülasyonlarına dayanarak, ambalaj çözümlerinde tasarım değişiklikleriyle buzdolaplarının dayanıklılığını artırmanın yolları incelenmiştir. Gerçekçi darbe senaryolarını simüle etmek için DC04 çeliği MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY (MAT24), DC01 çeliği MAT_ELASTIC ve köpük bileşenler MAT_SOIL_AND_FOAM kullanılarak sonlu eleman analizi oluşturulmuştur. Analizde, temas noktaları AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE ile tanımlanmış ve modelin etkileşimleri TIED_NODES_TO_SURFACE ve TIED_SURFACE_TO_SURFACE ile iyileştirilmiştir. Simülasyon ve fiziksel düşme testleri, yerden 250 mm yükseklikten 10° açılı hassas bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar düşme simülasyonu 1,646,795 eleman içeren model ile yaklaşık 2,215 m/s başlangıç hızı ile gerçekleştirilmiştir. Hesaplama verimliliği Massively Parallel Processing (MPP), MPP_IO_BINOUTONLY anahtarıyla sağlanmıştır. Temel tasarımda, kompresör bölümü ve menteşe noktalarındaki plastik deformasyonlar, 0,12 ile 0,21 arasında değişen gerilme değerleri gösterdi ve en yüksek değerler 0,27'ye kadar çıktı. Bu durum, dayanıklılığı artırmak için tasarım iyileştirmelerine ihtiyaç duyulduğunu göstermektedir, zira bu tür deformasyon seviyeleri buzdolabı kapısının işlevselliğini ve performansını etkileyebilmektedir. Bu nedenle ürünün belirlenen bölgelerinde tasarım geliştirmelerinin gerekliliği çalışmanın odak noktasını oluşturmaktadır. Temel referans üründen elde edilen test ve simülasyon sonuçlarına dayanarak yapılan tasarım değişiklikleri sonucunda tekrar edilen FEA simülasyonunda, geliştirilmiş tasarımın kritik noktalarında maksimum deformasyonun azaldığı görüldü. İyileştirilmiş tasarım analiz sonuçlarında plastik gerilme değerleri kompresör ve menteşe bölgelerinde değişkenlik göstererek genel olarak 0,12 to 0,20 aralığında, tepe değeri olarak ise 0,26 değeri görülmüştür. Düşme testleri ile doğrulanan simülasyon sonrası yapılan geliştirilmiş tasarım iyileştirmeleri sayesinde kapı mesafelerinin daha istikrarlı hale geldiği, maksimum Von Mises gerilme değerlerinin azaldığı ve buzdolabının genel darbe direncinin ve yapısal gücünün arttığı kanıtlandığı için buzdolabının mekanik işlevselliğini daha güvenilir hale getirdiği ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
This study investigates the impact resistance of bottom-freezer refrigerators during transportation, focusing on drop impact testing and damage analysis. Utilizing industry standards (ASTM D5276, ASTM D880) and LS-DYNA simulations, the research examines how packaging solutions and design modifications can enhance refrigerator durability. The finite element model incorporates various material models, such as MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY (MAT24) for DC04 steel, MAT_ELASTIC for other steel components, MAT_SOIL_AND_FOAM for foam components, to simulate realistic impact scenarios. AUTOMATIC_SINGLE_SURFACE is used for initial contact definitions and enhances the model with TIED_NODES_TO_SURFACE and TIED_SURFACE_TO_SURFACE to manage interactions within the model. The test rig ensured precise drops from a height of 250 mm at a 10° angle to the ground. The finite element analysis utilized 1,646,795 meshed elements with an impact velocity of approximately 2.215 m/s. Computational efficiency is achieved with Massively Parallel Processing (MPP), the MPP_IO_BINOUTONLY keyword, and precise output management techniques. For the baseline design, plastic strain findings in the compressor section and hinges showed deformation with strains ranging from 0.12 to 0.21, with maximum values reaching up to 0.27. This suggests a requirement for design enhancements to improve durability, as such levels of deformation could affect the functionality and performance of the refrigerator door, emphasizing the necessity for design upgrades in these areas. As a result of the design changes made based on the test and simulation results obtained from the basic reference product, it was observed in the repeated FEA simulation that the maximum deformation at the critical points of the improved design decreased. The plastic strain analysis for the improved design revealed strains ranging from 0.12 to 0.20, with peak values at 0.26 near the compressor and hinge areas, indicating that the material in these zones has undergone shaping and requires further strengthening for improved longevity. These improvements resulted in more stable door distances, reduced peak Von Mises stress values, and enhanced overall impact resistance and structural strength of the product, making the mechanical function of the refrigerator door more reliable.
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
- Metasezgisel algoritmalar ve derin öğrenme kullanılarak çok kaynaklı görüntü füzyonu
Multi-source image fusion using metaheuristic algorithms and deep learning
ASAN IHSAN ABAS ABAS
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSelçuk ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURDAN BAYKAN
- Multiscale computational investigation of the kynurenine 3-monooxygenase catalyzed hydroxylation reaction
Kinürenin 3-monooksijenaz katalizli hidroksilasyon tepkimesinin çok boyutlu hesaplamalı kimya yöntemleriyle incelenmesi
YILMAZ ÖZKILIÇ
- Novel design and manufacturing of advanced multifunctional structural nanocomposites containing self-healing fibers and graphene sheets with structural health monitoring capabilities
Yapısal sağlık görüntüleme kabiliyetleri ile kendi kendini onarabilen fiberler ve grafen tabakalar içeren ileri, çok fonksiyonel yapısal nanokompozitlerin orjinal tasarımı ve üretimi
JAMAL SEYYED M. ZANJANI
Doktora
İngilizce
2016
MorfolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILDIZ
YRD. DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- An improved multi-component metric for spatial pattern calibration of hydrologic models
Hidrolojik modellerin örüntüye dayalı kalibrasyonu için çok bileşenli metrik geliştirilmesi
EYMEN BERKAY YORULMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CÜNEYD DEMİREL