6 results
Search Results
Now showing 1 - 6 of 6
Doctoral Thesis Türbin Kanatlarında Tek Kristallerin Ömür Tahmini için Yapay Sinir Ağı Destekli Sayısal Modellemesi(2025) Kaftancıoğlu, Utku; Aslan, ÖzgürNikel bazlı tek kristalli süperalaşımlar, üstün mekanik dayanımları, sünme direnci ve yüksek sıcaklıklardaki kararlılıkları sayesinde modern türbin kanadı uygulamalarının temel malzemeleri arasında yer almaktadır. Bu malzemeler, yüksek gerilme genlikleri, sıcaklık gradyanları ve bekletme sürelerini içeren karmaşık termomekanik yorulma (TMF) döngülerine sıklıkla maruz kalmaktadır. Özellikle uzay ve savunma sanayisinde kullanılan bileşenler için deneysel veri kısıtlılığı ve tek kristallerin anizotrop davranışı, bu zorlayıcı yükleme koşulları altında yorulma ömrü tahminini olduk- ça güçleştirmektedir. Bu zorluklardan yola çıkan bu tez, yorulma ömrünü tahmin etmek ve sınırlı veri koşullarında bile malzeme parametrelerini yüksek doğrulukla belirlemek amacıyla fizik tabanlı sürekli hasar mekaniğini (CDM) ve veri odaklı makine öğrenimi modellerini birleştiren hibrit bir öngörü çerçevesi sunmaktadır. Bu çalışmada, sentetik yorulma ömrü verilerinin oluşturulmasında temel olarak kullanılan model, FCC kristal yapısına sahip tek kristalli süperalaşımların anizotrop davra- nışlarını ve sıcaklığa bağlı malzeme tepkilerini dikkate alan, özelleştirilmiş bir Chaboche sürekli hasar modeli olmuştur. Ancak, yorulma ömrü tahmininde esas rolü oynayan yapı, farklı veri türleriyle eğitilen yapay sinir ağı (YSA) modelleridir. Tezin üçüncü bölümü- nün başında iki ayrı YSA modeli tanıtılmaktadır. İlk model, sınırlı UTS ve dayanım bilgileriyle birlikte deneysel yorulma ve sünme verilerinden oluşturulan yarı-sentetik veri setini kullanarak hem sünme kopma süresini hem de yüksek çevrimli ve birleşik çevrimli yorulma (HCF ve CCF) koşullarındaki yorulma ömrünü tahmin etmektedir. İkinci model ise tamamen, özelleştirilmiş Chaboche modeli ile oluşturulan sentetik SN eğrileri ile eğitilmiştir. Bu model, sıcaklık ve R oranlarına bağlı olarak normalleştirilmiş ve logaritmik ölçeklenmiş girdiler üzerinden SN eğrileri ve Goodman diyagramları üretmek üzere yapılandırılmıştır. Bu iki model, geniş çalışma koşul- larını kapsayabilen tahmin altyapısını oluşturmaktadır. Deneysel yorulma verilerinin dağınık ve yetersiz olması problemini aşmak amacıyla, sentetik verilerle eğitilen YSA modelleri, transfer öğrenmesi yaklaşımlarıyla hem CMSX-4 hem de AISI 4340 gibi genel metal türleri için elde edilen deneysel veri kümelerine uyarlanmıştır. Bu bağlamda, biri önceden eğitilmiş modelin parametrelerinin doğrudan ayarlanmasına, diğeri ise yeni fiziksel değişkenlerin modele dâhil edilmesini sağlayan bir giriş genişletme yapısına dayalı iki farklı transfer öğrenmesi modeli geliştirilmiştir. Her iki model de veri güvenilirliğini sağlamak amacıyla bırak-bir çapraz doğrulama (LOOCV) yöntemi ile değerlendirilmiştir. Bu yaklaşımlar, sınırlı deneysel veriyle yorulma ömrü tahminlerinin gerçekleştirilebileceğini ve model tutarlılığının sıcaklık ve gerilme oranı ekseninde korunabileceğini göstermektedir. Yorulma ömrü tahminine ek olarak, bu tezde, gerilme-şekil değiştirme verilerinden malzeme model parametrelerini tersine belirlemeyi amaçlayan, veri odaklı bir parametre optimizasyonu süreci de sunulmaktadır. Bu kapsamda, Voce tipi izotropik pekleşme içeren, oransal olmayan J2 plastiklik modeli ile oluşturulan sonlu eleman simülasyonları üzerinden bir veri seti üretilmiş ve tam gerilme-şekil değiştirme eğrisinden model parametrelerine haritalama yapabilen bir YSA regresyon modeli eğitilmiştir. Bu yapı, güçlü doğrusal olmayan plastik davranışlarda dahi temel malzeme sabitlerini yüksek doğrulukla ve verimli bir şekilde geri kazanabilmektedir. Sonuç olarak, bu tezde sunulan yöntemsel yapı, yüksek performanslı malzemelerde yorulma ömrü değerlendirmesi, model kalibrasyonu ve veri genişletmesi gibi alanlarda esnek ve ölçeklenebilir bir çözüm sağlamaktadır. Sentetik veri üretimi, YSA tabanlı regresyon ve transfer öğrenmesini tek bir çerçevede birleştiren bu yaklaşım, sınırlı deneysel destekle anizotropik ve yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren malzeme- lerin yorulma modellemesine dair süregelen zorluklara etkin bir çözüm sunmaktadır. Bu kapsamda geliştirilen yöntemler, yalnızca tahmin doğruluğunu artırmakla kalmayıp, aynı zamanda gaz türbin motoru bileşenleri gibi kritik uygulamalarda yorulma modelleme araçlarının yorumlanabilirliğini ve uyarlanabilirliğini de geliştirmektedir.Master Thesis Yüksek Darbeli Yüklemelere Karşı Sandviç Yapısal Bileşenin Topoloji Optimizasyonu(2021) Şenel, Barkın; Aslan, Özgür; Baranoğlu, BesimSandviç¸ yapılar, hafif, ekonomik ve dayanıklı olmasından dolayı günümüzde bir çok alanda kullanılmaktadır. Zırhlı askeri araçlardaki uygulamalar da bu alanlardan biridir. Literatürde daha önceden yapılan çalışmalara göre, sandviç¸ yapılar, monolit yapılara karşı büyük avantaj sağlamaktadır. Günümüzde araştırmacılar, bu avantajı artırmak için malzeme veya topoloji optimizasyonu açısından sandviç¸ yapıları geliştirmek için çalışmaktadır. Deneysel çalışmalardan önce uygulanan nümerik analiz denemeleri ise bu geliştirmeye zaman ve maliyet açısından yardımcı olmaktadır. Bu tez çalışmasında, seçilen farklı çekirdek geometri tipleri SolidWorks paket programında modellenmiştir. Daha sonra ise ABAQUS/ Explicit sonlu elemanlar programında analizleri yapılmıştır. Başlangıçta, sadece değerlendirme ve karşılaştırma amacıyla sabit parametreler altında analizler gerçekleştirilmiştir. Çıkan sonuçlara göre malzeme parametreleri, üretimde kullanılacak malzeme parametrelerine göre belirlenip analizler yapılmıştır. Fakat bu çalışmada, malzeme optimizasyonu yapılmamış¸, sadece topolojiye odaklanılmıştır. Ayrıca geometriler modellenirken, seçilen geometri tiplerinin üretim açısından sorun çıkarmayacak şekilde belirlenmesi amaçlanmıştır. Belirlenen bu parametreler ve analiz sonuçları ile, üretim açısından da kolay olmak üzere optimum bir çekirdek geometrisi önerilmiştir.Doctoral Thesis Tek Taneli Süper Alaşımların Zorlu Termomekanik Yükleme Koşulları Altında Modellenmesi(2025) Kasar, Çağatay; Aslan, ÖzgürBu tez, nikel esaslı tek kristal süperalaşımlarda çevrimsel yükleme altında yorulma çatlağı başlama ve ilerlemesini modellemek amacıyla bir hesaplamalı çerçeve geliştirmektedir. Tam örtük kristal plastikliği modeli, gradyanla düzenlenmiş mikrohasar kontinuumu ve sünek kırılma için faz alanı yaklaşımıyla birleştirilmiştir. Mikrohasar modeli, içsel bir uzunluk ölçeği tanımlayarak ağdan bağımsız sonuçlar üretmekte ve deneysel çatlak dallanma davranışını başarılı şekilde yakalamaktadır. Bu modelin üç boyutlu genişletilmesi, gerilme üç eksenliğinin ve plastik kayma birikiminin rolünü ortaya koymaktadır. Ayrıca faz alanı yöntemi, önceden tanımlanmamış çatlak yollarını tutarlı biçimde simüle edebilmektedir. Her iki yöntem birlikte ele alındığında, yorulma ömrü tahmini için güçlü ve esnek bir modelleme altyapısı sunmaktadır. Özellikle havacılık uygulamaları için gerilme yığılmalarının ve lokal plastikleşmenin doğru modellenmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Gelecek çalışmalar, sünme etkisi, ısıl bağlaşım ve polikristal yapıların modele entegre edilmesi yönünde olacaktır.Doctoral Thesis Zırhlı Muharebe Araçlarında Kullanılan Döküm Parçaların Balistik ve Mayın Koruma Performanslarının Bilgisayar Benzetimleri ile Yüksek Başarımlı Hesaplanması(2023) Çetin, Barış; Aslan, ÖzgürBu doktora çalışmasının temel amacı G18NiCRMo3-6 ve ADI JS 1050-6 isimli döküm malzemelerin yüksek hızlı darbe yüklerini de içeren elasto-plastik ve kırılma/kopma davranışlarını yüksek hassasiyetle tahmin edebilmektir. Bahsedilen malzemeler, zırhlı muharebe araçlarının üretiminde kullanılabilen dökümlerdir ve bu malzemeler araç üzerinde balistik ve mayın patlatması gibi ciddi tehditlerle karşılaşabilmektedirler. Bu amaçla, her iki malzeme için de ayrıntılı bir mekanik test programı oluşturulmuş, testler icra edilmiştir ve gerekli doğrulama işlemleri tamamlanmıştır. Proje kapsamındaki çalışmalarla oluşturulan malzeme modellerinin tahminleri deneysel bulgularla oldukça uyumludur. Bu çıktı, yalnızca farklı yüklemelere sahip ayrı geometrilerin sonlu elemanlar analizi (SEA) bazlı tahminlerinde değil, aynı zamanda döküm bileşenlerinin makro-mekanik performansı üzerindeki farklı kusur seviyelerinin yorumlanmasında da büyük avantajlar sağlama potansiyeline sahiptir.Doctoral Thesis Tek Kristallerde Hidrojen Gevrekleşmesinin Sayısal Modellenmesi(2025) Çamalan, Caner; Aslan, ÖzgürHidrojen gevrekleşmesi (HE), özellikle yüksek performanslı alaşımlarda, mikroskobik ölçekte hidrojen ile kristal kusurlarının etkileşimi sonucu oluşan erken kırılmalar nedeniyle, metalik yapıların bütünlüğünü tehdit eden önemli bir bozulma mekanizmasıdır. Bu tezde, tek kristal metallerde HE'yi modellemek amacıyla, sonlu şekil değiştirme kristal plastikliği ile varyasyonel faz alanı kırık kuramı birleştirilerek sayısal bir çerçeve sunulmaktadır. Tezin kuramsal temeli; sonlu deformasyon kinematiği, çarpanlı ayrıştırmaya dayalı kristal plastikliği ve hidrojenin difüzyonu ile tutulmasını tanımlayan fenomenolojik yaklaşımları içermektedir. Bu temele dayanarak geliştirilen model, anizotropik plastik şekil değişimi ile hidrojen kaynaklı kırığı termodinamik tutarlılıkla birlikte ele almaktadır. Toplam serbest enerji fonksiyoneli elastik, plastik ve kırık katkılarını içerir; kırık evrimi ise mekanik iş ve plastik deformasyonla ilişkili bir birikim değişkeniyle yönlendirilir. Elastik ve akma gerilmelerine uygulanan indirgeme işlevleri, sünek hasarı temsil eder. Çekme ve kayma yükleri altındaki tek kristal numunelerde yapılan sayısal simülasyonlar, hidrojen derişimi, kristal yönelimi ve içsel uzunluk ölçeğinin çatlak oluşumu ve evrimi üzerindeki etkilerini ortaya koymaktadır. Ağ inceliği ve eşik duyarlılık analizleri, modelin kararlılığını doğrulamaktadır. Bu çerçeve, hidrojen etkisindeki kristallerde mikroyapısal kayma etkinliği ile makroskobik kırık davranışı arasındaki ilişkiyi modelleyerek, polikristal yapılar ve tane sınırı etkileri gibi daha karmaşık sistemlere yönelik çalışmalara sağlam bir temel sunmaktadır.Doctoral Thesis Güçlendirilmiş Polimer Kompozitlerin Deneysel ve Sayısal Analizleri(2024) Kabakcı, Gamze Çakır; Aslan, ÖzgürTaze hurda Düşük Yoğunluklu Polietilen (LDPE) ve Poliüretan (PU) esaslı kompozitler, taze hurda kauçuk ve kısa karbon ve cam elyaf takviyeleri ile tasarlanmış olup, bu malzemelerin sertleşme mekanizmaları, mekanik ve fiziksel özellikleri ile mikroyapısal ve kırılma yüzeyi analizi açısından detaylı olarak araştırılmaktadır. Bu kompozitlerin mekanik özellikleri, temel malzeme karakteristikleri hakkında kritik bilgiler toplamak için kapsamlı bir şekilde incelenmektedir. Matris içindeki takviyelerin hacim yüzdesinin belirlenmesinden sonra, takviyelerin sertleşme mekanizmaları üzerindeki etkilerine odaklanılmaktadır; karbon ve cam elyaf takviyeleri kompozitlerin çok işlevselliklerini artırmak için kullanılmaktadır. Genel karakterizasyonların ardından ek testler ve ölçümler yapılmaktadır. Test sonuçları daha sonra ABAQUS/Standard ile sonlu elemanlar analizi (FEA) kullanılarak sayısal olarak yeniden üretilmektedir. Simülasyonlar, farklı boyutlardaki makroyapılar üzerinde farklı rastgele içeriklerle gerçekleştirilerek sayısal sonuçların tutarlılığı doğrulanmaktadır. Rastgele dağılmış içerikler içeren temsilci hacim elemanları (RVE'ler), homojenleştirme için kullanılmakta ve heterojen kompoziti homojen bir malzeme olarak yaklaşık olarak temsil etmek için periyodik sınır koşulları (PBC'ler) kullanılmaktadır. Heterojen kompozitin gerilme-şekil değiştirme tepkisi, temsili hacim elemanları üzerinde ortalama gerilme ve şekil değiştirme tensörleri değerlendirilerek karakterize edilmektedir. Ayrıca, malzeme modeli, örtük doğrusal olmayan sonlu eleman hesaplamaları için bir kullanıcı altrutini (UMAT) olarak uygulanmaktadır. Sayısal sonuçların deneysel sonuçlarla karşılaştırmalı analizi, simülasyon yaklaşımının güvenilirliğini ve doğruluğunu doğrulamaktadır.
