Sonlu elemanlar ve topoloji optimizasyon yöntemi ile bir yolcu uçağı koltuk kolçağının tasarımı
Design of a passenger aircraft seat armrest via finite element and topology optimization methods
- Tez No: 947637
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN KEMAL SÜRMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Savunma ve Savunma Teknolojileri, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Savunma Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Uçak bileşenlerinin ağırlığı, yakıt tüketimi ve karbon emisyonları üzerinde doğrudan etkiye sahiptir, bu da hafif tasarımı sürdürülebilir havacılıkta temel bir odak noktası haline getirmektedir. Yeni nesil kompozitler ve yüksek performanslı polimer bazlı malzemeler, uçak bileşenlerinin daha hafif tasarlanmasına olanak tanırken yapısal bütünlüğü de korumaktadır. Bu bağlamda, malzeme hacmini minimuma indirirken yük taşıma kapasitesini muhafaza eden topoloji optimizasyon teknikleri, önemli bir mühendislik yaklaşımı olarak öne çıkmaktadır. Bu yöntemle, belirli yükleme ve sınır koşulları altında parçaların dayanıklılığından ödün vermeden kütle azaltımı gerçekleştirilebilmektedir. Bu çalışmada, topoloji optimizasyonu, sonlu elemanlar analizi ve eklemeli imalat yöntemleri kullanılarak hafif ve yapısal olarak dayanıklı bir yolcu uçağı kolçağının tasarımı ve geliştirilmesi sunulmaktadır. Geleneksel alüminyum ve plastik kombinasyonu yerine yük altındaki gerilmelere göre optimize edilmiş özel tasarım sayesinde yalnızca polikarbonat malzeme tercih edilerek hem üretim maliyetleri düşürülmüş hem de yekpare bir yapı elde edilmiştir. Bu tasarım ayrıca farklı malzemelerin yük altında oluşan farklı deformasyonlardan kaynaklanan yapısal hasarları da gidermiştir. Geliştirilen tasarım sayesinde kolçak modelinde %38,78 oranında ağırlık azaltımı sağlanmıştır. Bu ağırlık azaltımı, tüm uçak filolarına uygulandığında ve toplam uçuş süreleri üzerinden değerlendirildiğinde, yakıt verimliliğinde önemli iyileşmeler ve 〖CO〗_2 emisyonlarında dikkate değer azalmalar sağlamaktadır. Genel olarak çalışma, uçak kabin içi bileşenlerinde hem çevresel performansı hem de yapısal verimliliği artırmak için modern mühendislik yöntemlerinin etkili bir şekilde entegre edilebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The weight of aircraft components has a direct influence on fuel consumption and carbon emissions, making lightweight design a key focus in sustainable aviation. New generation composites and high performance polymer based materials enable the design of lighter aircraft components while maintaining structural integrity. In this context, topology optimization techniques, which minimize material volume while preserving load-bearing capacity, stand out as a significant engineering approach. Through this method, mass reduction can be achieved without compromising the durability of components under specific loading and boundary conditions. This study presents the design and development of a lightweight and structurally durable passenger aircraft armrest using topology optimization, finite element analysis, and additive manufacturing Instead of traditional aluminum and plastic analysis, a custom design optimized based on stress under load enabled the use of only polycarbonate material, resulting in reduced production costs and the creation of a monolithic structure. This design also eliminated structural failures caused by the different deformations of dissimilar materials under load. Thanks to the developed design, a weight reduction of 38.78% was achieved in the armrest model. When extrapolated across entire aircraft fleets and evaluated over cumulative flight durations, this weight reduction yields substantial improvements in fuel efficiency and notable reductions in 〖CO〗_2 emissions. Overall, the study demonstrates the effective integration of modern engineering methods to enhance both environmental performance and structural efficiency in aircraft cabin interior components.
Benzer Tezler
- Topoloji optimizasyonu yöntemi ile ağırlığı azaltılmış, yeni bir araç taşıyıcı yüksek konteyner kavramsal tasarımı
The conceptual design of a high container weight reduced by topology optimisation method
ALİCAN KILIÇASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YALÇIN ÜNSAN
- Otobüslerde profil ile koltuk karkası arasında kullanılan braketin topoloji optimizasyonu
Topology optimization of the bracket used between the profile and seat frame in buses
BEŞİR KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mekatronik MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH ÖZÇATAL
- Otobüsler için ece 93 regülasyonuna uygun ön-alt çarpışma koruması
Front Underrun Collision Protection for Buses by ECE 93 Regulation
RAMAZAN KAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Tasarım ve İmalat Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN ÖZSOY
- Hafif ticari bir araçta kullanılan ön alt askı kolunun topoloji optimizasyonu
Topology optimization of front lower control arm used on a light commercial vehicle
SÜLEYMAN SOYDAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL İBRAHİM SARAÇ
- Sonlu elemanlar analizi ile sabit bir bom sisteminin topoloji optimizasyonu
Topology optimization of a fixed boom system with finite element analysis
ÖNDER CAN ARDA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH KARAÇAM