The dynamic impact of clamping on pipe systems: a comprehensive analysis through simulation and experimental studies
Boru sistemlerinde mesnetlemenin dinamik etkisi: simülasyon ve deneysel çalışmalar ile kapsamlı bir analiz
- Tez No: 946663
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Hidrolik boru sistemlerinin mühendisliği ve tasarımında, titreşim kaynaklı arızaların riskinin en aza indirilmesi temel bir gerekliliktir; bu durum, özellikle güvenilirlik ve emniyetin kritik olduğu havacılık ve uzay uygulamalarında önem arz etmektedir. Yapısal rezonans, uygun şekilde ele alınmadığında yüksek çevrimli yorulmaya ve nihai sistem arızasına yol açabilir. Titreşim davranışını etkileyen başlıca faktörlerden biri, havacılık motorlarının dönüş frekanslarıdır; bu frekanslar boru yapılarının doğal frekanslarıyla örtüştüğünde rezonans modlarını uyarabilir. Bu nedenle, rezonans kaynaklı hasarların önlenmesi için dinamik özelliklerin doğru şekilde tahmin edilmesi ve kontrol edilmesi hayati önem taşımaktadır. Bu çalışma, iki farklı destek koşulu altında dinamik uyarıma maruz kalan çift bükümlü bir boru konfigürasyonunun kapsamlı analizini sunmaktadır: biri tamamen desteksiz, diğeri ise orta noktasından yumuşak elastik bir kelepçe ile desteklenmiştir. Sistemin modal tepkisini değerlendirmek için sayısal ve deneysel yöntemler kullanılmıştır. Sonlu eleman analizleri hem üç boyutlu katı eleman modeli hem de iki boyutlu kabuk eleman modeliyle gerçekleştirilmiş ve elde edilen modal veriler deneysel sarsıcı testleri ile doğrulanmıştır. İlk üç doğal frekans ve karşılık gelen mod şekilleri tüm yöntemlerde detaylı olarak karşılaştırılmış ve yüksek uyum gözlenmiştir. Ayrıca, her iki konfigürasyon için sönüm oranları yarı güç bant genişliği (3 dB) yöntemiyle hesaplanmış ve sistemin dinamik davranışına ilişkin önemli bilgiler elde edilmiştir. Bulgular, mekanik destekle sağlanan pasif titreşim kontrolünün modal özelliklerin değiştirilmesinde ve rezonans riskinin azaltılmasında kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. Bu araştırma, boru sistemlerinde titreşim dinamiklerine ilişkin daha geniş bir anlayış kazandırmakta ve özellikle havacılık ve uzay platformları gibi titreşim hassasiyeti yüksek ortamlarda dayanıklı akışkan taşıma sistemleri geliştiren mühendisler için uygulanabilir tasarım stratejileri sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In the engineering and design of hydraulic pipeline systems, minimizing the risk of vibration-induced failures is a fundamental requirement, particularly in aerospace applications where reliability and safety are paramount. Structural resonance, if not properly addressed, can lead to high-cycle fatigue and eventual system failure. A primary factor influencing vibrational behavior is the rotational frequencies of aero engines, which may excite resonant modes in pipeline structures if they coincide with the natural frequencies. Thus, accurately predicting and controlling these dynamic characteristics is crucial to prevent resonance-induced damage. This study presents a comprehensive analysis of a double-bent pipe configuration subjected to dynamic excitation under two different support conditions: one fully unsupported and the other supported at its midpoint using a cushioned elastic clamp. Both numerical and experimental methods were employed to evaluate the system's modal response. Finite element analyses were conducted using both three-dimensional solid and two-dimensional shell elements. The resulting modal data were validated through experimental shaker tests. The first three natural frequencies and corresponding mode shapes were compared in detail across all approaches, showing strong agreement. Furthermore, damping ratios for both configurations were determined using the half-power bandwidth (3 dB) method, offering valuable insight into the system's dynamic behavior. The findings highlight the significance of passive vibration control through mechanical support, particularly in modifying modal properties and reducing resonance risk. This research contributes to a broader understanding of vibrational dynamics in pipeline systems and offers practical design strategies for engineers developing robust fluid transport systems in vibration-sensitive environments such as aerospace platforms.
Benzer Tezler
- Transformatör çekirdeklerinde kullanılan cam elyaf takviyeli polyesterimid reçine kompozitin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical properties of glass fiber reinforced polyesterimide resin composites for transformer core applications
BARIŞ İŞLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM MEHMET PALABIYIK
- Hemodynamics of transition from fetal to neonatal circulation: modeling of clinical pre- and perinatal interventions
Fetalden yenidoğan dolaşımına geçişte kan akış dinamikleri: klinikteki prenatal ve perinatal müdahelelerin modellenmesi
MEHMET BERK YİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KEREM PEKKAN
- Design improvement of miniature boring tools using process models
Minyatür delik genişletme takım tasarımlarının süreç modelleri kullanarak iyileştirmesi
MAHZAD SARGHASSABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Simulation and failure analysis of a drop tested wall-mounted air conditioner indoor unit
Bir duvar tipi klima iç ünitesinin düşürme testinin simülasyonu ve hasar analizi
MEHMET FAZLI TEKNECİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PAŞA YAYLA
- Turizmin çevresel etkileri ve İznik çevresinde alternatif turizm gelişiminin değerlendirilmesi
The Environmental impacts of tourism and assesment of alternative tourism development in İznik surraindings
ARZU AKKAYA