Hava aracı alternatör braketinin topoloji optimizasyonu ile yeniden tasarımı ve eklemeli imalat ile üretilmesi
Redesign of aircraft alternator bracket with topology optimization and its production by additive manufacturing
- Tez No: 941006
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Hava araçlarında çok sayıda bulunan braket parçalarının kütlelerinin azaltılması ile hava araçlarının faydalı yük taşıma kapasitelerinin ve uçuş performanslarının artırılması mümkündür. Topoloji optimizasyonunun (TO) ve eklemeli imalat yöntemlerinin (Eİ) beraber kullanımı, hava aracı braket parçalarının mekanik gereksinimleri karşılayarak hafifletilmesine ve karmaşık geometriye sahip yapıların üretilebilmesine olanak tanımaktadır. Bu çalışmada, Eİ'nin kullanım alanlarının genişletilebilmesi ve kullanılan ham maddelerin mekanik özelliklerinin iyileştirilebilmesi için 1 kg polilaktik asit (PLA) filamente ağırlıkça %0,5 (5 g), %1,0 (10 g), %1,5 (15 g) ve %2,0 (20 g) oranlarında nano grafen katılmıştır. Her bir filament çekme testine tabi tutularak nano grafen katkısının PLA filamentin mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Çekme testleri sonucunda elde edilen verilerde en yüksek çekme dayanımı, kopma uzaması ve Young modülü değerleri sırası ile %2,0, %0 ve %1,0 nano grafen katkılı PLA filamentlerde elde edilmiştir. Hava araçlarında motor montaj ve alternatör destek braketi olarak görev yapan bir hava aracı parçasının optimum tasarımının bulunabilmesi için orijinal parça tasarımına farklı oranlarda (%10, %20, %30, %40, %50, %60, %70 ve %80) TO uygulanmıştır. Tüm tasarımlara sayısal yapısal analiz testi uygulanarak toplam deformasyon, von-Mises stres ve güvenlik faktörü değerleri incelenmiştir. Gerçekleştirilen sayısal testler sonucunda optimum tasarım %50 hafifletme oranı ile tasarımı yenilenen parçada elde edilmiştir. Orijinal ve optimum tasarım PLA filament ile eriyik yığma modelleme (FDM) yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Üretim sonucunda hafifletme oranının doğruluğu ve TO ile tasarımı yenilenen parçaların Eİ kullanılarak üretilebilirliği ortaya konmuştur. Çalışma sonucunda orijinalinden daha hafif ve mekanik gereksinimleri karşılayabilen alternatif bir hava aracı parçası üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
It is possible to increase the payload carrying capacity and flight performance of aircraft by reducing the mass of bracket parts, which are found in large numbers in aircraft. The combined use of topology optimization (TO) and additive manufacturing methods (AM) allows aircraft bracket parts to be lightened and structures with complex geometries to be produced by meeting mechanical requirements. In this study, 0.5% (5 g), 1.0% (10 g), 1.5% (15 g) and 2.0% (20 g) nano-graphene was added to 1 kg polylactic acid (PLA) filament by weight. Each filament was subjected to tensile test and the effect of nano graphene doping on the mechanical properties of PLA filament was investigated. The highest tensile strength, elongation at break and Young's modulus values were obtained in PLA filaments doped with 2.0%, 0% and 1.0% nano graphene, respectively. In order to find the optimum design of an aircraft part that serves as an engine mounting and alternator support bracket in aircraft, TO was applied to the original part design at different rates (10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% and 80%). Numerical structural analysis tests were applied to all designs and total deformation, von-Mises stress and safety factor values were analyzed. As a result of the numerical tests, the optimum design was obtained in the redesigned part with a 50% lightening rate. The original and optimum design were produced using PLA filament and fused deposition modeling (FDM) method. As a result of the production, the accuracy of the lightweighting ratio and the manufacturability of the redesigned parts with TO using AM were demonstrated. As a result of the study, an alternative aircraft part that is lighter than the original and can meet the mechanical requirements has been produced.
Benzer Tezler
- Havacılık uygulamaları için emniyet kritik daimimıknatıslı alternatör tasarımı ve analizi
Design and analysis of safety critical permanent mangetalternator for aviation applications
HÜSEYİN ERSÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
- Taşıtlarda iç gürültü değerlendirmesi
Interior noise assessment in vehicles
MESUT ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AHMET GÜNEY
- Yüksek hızlı hava araçları için yüksek güç yoğunluklu sürekli mıknatıslı senkron generatör tasarımı
Design of high power density permanent magnet synchronous generator for high speed aircraft
RÜŞTÜ ÖNDER KALAYCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Makineleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN AYÇİÇEK
- Ağır ticari araçların alternatör ve batarya yönetim sisteminin matematiksel modellenmesi ve enerji verimliliğine katkılar
Mathematical modeling of alternator and battery management system of heavy commercial vehicles and contributions to energy efficiency
TEOMAN AKDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Modeling of charging system and control of an alternator of a vehicle
Araç şarj sisteminin modellenmesi ve alternatör kontrolü
MUSTAFA GÖKAY UNUTULMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ERGENE