Evolutionary topology optimization of a folding missile wing for stiffness and frequency
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ATA ÜRÜN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Melin Şahin
Eş Danışman: Ercan Gürses
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez, bir seyir füzesinin katlanabilir kanat yapısının topoloji optimizasyonu üzerine bir çalışma sunmaktadır. Amaç, kanadın ağırlığını en aza indirirken, direngenliğini ya da seçilen doğal frekans değerini mümkün olan en yüksek seviyede tutmaktır. Katlanabilir kanadın ağırlığı, açılma mekanizmasının performansında ve füzenin genel dinamik davranışında önemli bir etkiye sahiptir. Yaygın olarak kullanılan bir topoloji optimizasyon tekniği olan Çift-yönlü Evrimsel Yapısal Optimizasyon (BESO) yöntemi, MSC NASTRAN sonlu eleman çözücüsü ve MATLAB ile oluşturulan ortamda kanat topolojisini optimize etmektedir. Önerilen algoritma önce referans çalışmalarla doğrulanmakta ve daha sonra katlanabilir kanat yapısını optimize etmek için uygulanmaktadır. Bu çalışmada incelenen kanat yapısı, iki parçadan ve iki tasarım hacminden oluşmaktadır. Ağırlığını en aza indirmek için, farklı amaçlarla çeşitli optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. İlk amaç, direngenliği maksimize etmektir ve tasarım alanı, aerodinamik yük altında bu amaçla optimize edilmektedir. İkinci hedef, ilk doğal frekansı maksimize etmektir ve bu durum, roket motoru veya taşıyan platform gibi titreşim kaynaklarının ilgili frekansa yakın yayın yapması halinde gerekli olabilmektedir. Yapının doğal frekans değerlerinin, tahrik kaynağının frekansından uzağa kaydırılması birçok havacılık probleminde faydalı olabilmektedir. Aynı zamanda, doğal frekans değerlerinin artırılması, daha düşük deplasmanlara sahip modlara sahip olunması ile sonuçlanmaktadır ve bu önlem yapıyı hasardan korumakta ve çırpınma riskini de azaltmaktadır. Son olarak, bu tezde kanadın direngenliğinin ve doğal frekans değerlerinin gözetildiği çok amaçlı bir çalışma da paylaşılmıştır. Topoloji optimizasyonu kullanılarak, yapının doğal frekansının daha yüksek değerlere kaydırılarak aynı anda ağırlığının da azaltılması mümkün olmaktadır. Oluşturulan algoritma, konvansiyonel talaşlı imalat yöntemleriyle üretilebilen ve verimli materyal dağılımına sahip olan çeşitli yeni kanat yapılarını ortaya koymuştur. Bu yapılar birbirleriyle karşılaştırılmakta ve etkinlikleri hakkında sonuçlar çıkarılmaktadır. Sonuçlar, kullanılan algoritmanın iyileştirilmiş direngenlik ve doğal frekans değerlerine sahip oldukça verimli topolojiler elde etme kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, Çift-yönlü Evrimsel Yapısal Optimizasyon (BESO) metodunun farklı parametrelerinin sonuçlanan yapılara etkisi bu tezde gösterilmektedir. Bu tez, kullanılan optimizasyon metodunun havacılık mühendisliğindeki kabiliyetlerini katlanan kanat yapısından örnekler vererek sunmaktadır. Ayrıca, tek tasarım hacmine odaklanan diğer topoloji optimizasyon çalışmalarının çoğunun aksine çoklu tasarım hacminde çalışarak literatüre yenilikçi bir katkıda da bulunmaktadır.