Disk yayların deprem izolatörü olarak kullanımınınnümerik analiz yöntemleriyle incelenmesi
Analysis of belleville spring systems using numerical andfinite element methods (FEM)
- Tez No: 970175
- Danışmanlar: PROF. DR. VOLKAN KOVAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çalışmada, farklı serilerde (A, B, C ve özel üretim) yer alan disk yayların mekanik performansı detaylı şekilde incelenmiş; her bir yay geometrisi için hem lineer hem de nonlineer sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, DIN EN 16983 standardı ve üretici firma katalog verileri ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Karşılaştırmalar üç temel parametre üzerinden yapılmıştır: %75 oransal deformasyonda elde edilen kuvvet değeri (F0,75), Von Mises gerilme dağılımları ve normal gerilme değerleri. Analizler sonucunda, lineer analizlerin küçük deformasyonlu ve elastik sınırlarda çalışan yaylar için yeterli öngörü sunduğu; ancak yüksek deformasyon altında çalışan yaylar için nonlineer analizlerin kaçınılmaz olduğu belirlenmiştir. Nonlineer analizlerde elde edilen F0,75 kuvvet değerleri, plastikleşmenin etkisiyle katalog ve standart değerlerin altında kalmıştır. Von Mises gerilme dağılımlarında ise çoğu yay için akma sınırına yaklaşan veya ulaşan bölgeler gözlemlenmiş; özellikle kenar bölgelerinde gerilim yığılmaları tespit edilmiştir. Normal gerilmeler ise geometrik simetri ile uyumlu bir şekilde merkezden dışa doğru azalma eğilimi göstermiştir. Tezin en önemli katkılarından biri, disk yayların sismik izolasyon sistemlerinde kullanılabilirliğine dair mühendislik temelli bir değerlendirme sunmasıdır. Disk yayların enerji sönümleme kapasitesi, yeniden merkezleme özelliği, modüler kullanıma uygunluğu ve kompakt yapısı, deprem izolasyon sistemlerinde önemli avantajlar sağlamaktadır. Ayrıca bu çalışma, disk yayların sismik etkiler altındaki davranışlarının ileri düzey analizler ve deneysel doğrulamalarla daha da geliştirilebileceğini ortaya koymaktadır. Sonuç olarak, disk yayların yapısal sismik izolasyon sistemlerinde rijitlik kontrolü ve enerji sönümleme açısından yüksek potansiyele sahip olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the mechanical performance of disc springs from different series (A, B, C, and custom-made) was comprehensively investigated. For each disc geometry, both linear and nonlinear finite element analyses were performed, and the results were compared with the DIN EN 16983 standard and manufacturer catalog data. The evaluation was conducted based on three main performance criteria: the force value at 75% deflection (F0,75), Von Mises stress distribution, and normal stress values. The findings indicate that linear analysis provides sufficiently accurate predictions for springs operating under small deformations within the elastic range; however, nonlinear modeling becomes indispensable for springs subjected to large deformations. In nonlinear simulations, F0,75 values were generally lower than those found in catalogs and standards, due to the inclusion of plasticity effects. Von Mises stress distributions revealed that many springs approached or reached the material yield limit, especially with stress concentrations observed near the outer edges. Normal stresses exhibited a radial decay pattern consistent with the springs' symmetrical geometry. One of the key contributions of this research is the engineering-level evaluation of the potential use of disc springs in seismic isolation systems. Disc springs offer significant advantages for such applications, including energy dissipation through material and contact behavior, re-centering capability due to symmetric geometry, modularity through serial or parallel configurations, and compactness compared to other damping systems. Furthermore, this study highlights several areas for future development, including hysteretic performance under cyclic loading, experimental validation of numerical models, and exploration of hybrid systems incorporating disc springs with other passive or semi-active devices. In conclusion, this thesis demonstrates that disc springs possess high potential for use in structural seismic isolation systems, particularly in terms of stiffness control and energy dissipation capacity.
Benzer Tezler
- Kompozit disk yayların tasarımı ve analizi
Design and analysis of composite disc (Belleville) springs
HAŞİM FIRAT KARASU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MELİH BELEVİ
- Dikey eksenli çalışan pelet makinelerinde disk yayların kullanılması ve basınç regülasyonu
Utilizing disc springs in vertical axis operated pellet mills and pressure regulation
EBUBEKİR CAN GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMET ÇELİK
- Elektrikli taşıt süspansiyonu için sayısal ve deneysel yöntemlerle kompozit yay geliştirilmesi
Development of composite spring by numerical and experimental methods for electric vehicles suspension
SEMİH KORKMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ERMURAT
- Optimization of a composite-based belleville spring system for racing vehicles
Yarış araçları için kompozit tabanlı bellevılle yay sisteminin optimizasyonu
MERT CANER EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSAN ÜSTÜNDAĞ
- Span morphing rotorcrafts: Performance analysis and mechanism selection
Döner kanatlarda değişken pal açıklığı: performans analizi ve mekanizma seçimi
ÖYKÜ ETÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE ÖZDEMİR