Sonlu elemanlar yöntemiyle çit direğinin yapısal analizi ve tasarım optimizasyonu
Structural analysis and design optimization of a fence post using the finite element method
- Tez No: 927225
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖMER SEÇGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Koruma, engelleme ve bariyer görevi gören çitler; dış alanlarda rüzgâr ve kar gibi yüklere maruz kalmaktadır. Çiti oluşturan temel elemanlar; çit direği, çit paneli ve bağlantı elemanlarıdır. Bu çalışmada öncelikle çit paneli ve çit direği malzemelerinin özelliklerinden bahsedilmiştir. Daha sonra çit direğinin maruz kaldığı yükler ve bu yükler karşısında oluşan gerilme ve sehimden bahsedilmiştir. Çit direğinde hasar meydana gelme şartları ve emniyet katsayılarının nasıl hesaplandığı gösterilmiştir. Bir sonraki bölümde çit direğine etki eden rüzgâr özelliklerinden bahsedilmiştir. Rüzgâr bulunduğu coğrafi bölgeye göre değişkenlik göstermektedir. Çit direğinin İstanbul'da deniz sahiline 0-10 km uzaklığındaki bir bölgede bulunduğu kabul edilerek hesaplamalar yapılmıştır. Bu bölge için TS 498'e göre kar yükü değerleri alınmıştır. Çite kasırga hızlarındaki rüzgâr hızı etki ettirilerek, bu rüzgâr hızında çit direğinin devrilip devrilmeyeceğine bakılmıştır. Diğer bölümde çit direğinin sayısal analizi yapılmıştır. Çit direğine etki eden rüzgâr ve kar yükü önce kuvvete çevrilmiştir. Aynı zamanda çite etki eden panelden dolayı oluşan ağırlık kuvveti de hesaplanmıştır. Tüm bu kuvvetler karşısında çit direğinin tepki kuvvetleri ve oluşan moment hesaplanmıştır. Bu tepki kuvvetlerine göre çit direğinde meydana gelen normal ve kayma gerilmeleri hesaplanmıştır. Bu gerilmelerden sonra hasar kriterlerine göre; Von-Mises (eşdeğer) gerilme değeri hesaplanmıştır. Aynı zamanda bu yüklere karşı çit direğinin yapacağı maksimum sehim miktarı da hesaplanmıştır. Tüm bu hesaplamalardan sonra hasar durumuna karşı hem gerilme hem de sehim için emniyet katsayıları hesaplanmıştır. Çit direğinin yüksekliği, kesitleri, montaj yönü ve et kalınlıkları değiştirilerek her seferinde rüzgâr, kar ve panelden gelen ağırlık yükü çit direğine etki ettirilmiştir. Tüm bu değişkenlere karşı çit direğinde yük ve sehime karşı hasar oluşup oluşmadığı tespit edilmiştir. Son bölümde Abaqus programı kullanılarak çit direğinin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi yapılmıştır. Çit direklerinde hangi değişkenin direğin mukavemetine nasıl etki ettiği nedenleriyle birlikte açıklanmıştır. Sayısal analiz ile sonlu elemanlar analizi birbiriyle karşılaştırılıp çıkan sonuçlar yorumlanmıştır. Böylece çit direğinin optimizasyonu yapılarak en uygun olan çit direği, sayısal analiz ve sonlu elemanlar analiziyle belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Fences serve as protective barriers and they are exposed to external loads such as wind and snow. The main components of a fence include the fence post, fence panel, and connection elements. This study first discusses the material properties of the fence panel and post. Then, the loads acting on the fence post and the resulting stress and deflection are examined. The conditions which lead to damage in the fence post and the calculation of safety factors are also explained. The next section focuses on the characteristics of wind acting on the fence post. Wind varies depending on the geographical region. The calculations assume that the fence post is located within 0-10 km of the coastal area in Istanbul. Snow load values for this region were taken from TS 498. The study also examines whether the fence post would topple under hurricane-level wind speeds. In another section, a numerical analysis of the fence post is conducted. The wind and snow loads which have effect on the fence post are first converted into force. Additionally, the weight force exerted by the fence panel is calculated. The reaction forces and moments acting on the fence post are determined based on these forces. Normal and shear stresses occurring in the fence post are then calculated. After completing these stress calculations, the Von Mises (equivalent) stress value is determined according to failure criteria. Furthermore, the maximum deflection of the fence post under these loads is also calculated. After these calculations, safety factors are determined for both stress and deflection. The height, cross-sections, installation orientation and wall thickness of the fence post are varied. The effects of wind, snow and panel weight are analysed each time. The occurrence of failure which result from load and deflection under these different conditions is evaluated. In the final section, the fence post is analysed using the finite element method in the Abaqus software. The influence of various parameters on the structural strength of the post is explained by giving reasons. Numerical analysis and finite element analysis results are compared. The findings are interpreted. As a result, the optimal fence post design is determined through numerical and finite element analyses.
Benzer Tezler
- Doğal akarsularda ve sinüs kanallarda boyuna dispersiyon katsayısının belirlenmesi
Determinational of longitudinal dispersion coefficient in natural riverand sinuous channels
MURAT ŞİMŞEK
- Sonlu elemanlar yöntemiyle insan kafa boyun sisteminin yaralanma modelinin oluşturulması
Formation of injury model for human head neck system with finite element method
UĞUR ERSOY
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN SOFUOĞLU
- Sonlu elemanlar yöntemiyle kiriş ve düzlem gerilme elemanları arasında geçiş elemanı oluşturulması ve boşluklu perdelerde uygulanması
Determination of transient element between beam and plane stress elements using fintte element method and its applications to shear-walls with openings
SONER GÖNCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ERTAÇ ERGÜVEN
- Finite element simulation of crack propagation for steel fiber reinforced concrete
Sonlu elemanlar yöntemiyle çelik lifli betonda çatlak ilerleme simülasyonu
KAAN ÖZENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN DAĞ
DOÇ. DR. İSMAİL ÖZGÜR YAMAN
- Sonlu elemanlar yöntemiyle derin çekme analizi
Deep drawing analyse with finite elements method
SERKAN ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATA MUĞAN