Kompleks geometrili asimetrik camların termal gerilme ile termal yorulma şartlarındaki davranışlarının incelenmesi ve tasarımlarının robust tasarım ile geliştirilmesi
Investigation of the behaviour of asymmetric glasses with complex geometry under thermal stress and thermal fatigue conditions and development of their designs with robust design
Yazar: OZAN KOVANCI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHARREM ERDEM BOĞOÇLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Soda-lime camları = Soda-lime glasses ; Termal yorulma = Thermal fatigue ; Termal şok = Thermal shock ; Yüksek mertebeli sonlu elemanlar = Higher order finite elements

Özet:
Cam, şık, estetik görünümü ve dayanıklılığı nedeniyle modern ev aletlerinde giderek daha popüler bir malzeme haline gelmiştir. Çamaşır makinesi üreticileri de bu trendi takip ederek tasarımlarına camı önemli bir bileşen olarak dâhil etmişlerdir. Ancak, cam kapak kırılması ciddi yaralanmalara ve hasara neden olabilen yaygın bir sorundur. Cam kapak arızası aniden veya kademeli olarak ortaya çıkabilir ve termal şok, darbe, aşınma ve yıpranma ve üretim hataları gibi çeşitli faktörlerden kaynaklanabilir. Çamaşır makinesi cam kapaklarının kırılma türlerini anlamak, çamaşır makinelerinde cam kapak arızalarını önlemeye yönelik etkili çözümler geliştirmek için çok önemlidir. Çamaşır makinelerindeki en yaygın cam kırılmaları, yıkama ve kurutma döngüleri sırasında sıcaklıktaki sık dalgalanmalar nedeniyle tekrarlanan termal şoklara maruz kalmasıdır. Bu termal stres camın çatlamasına neden olarak güvenlik tehlikelerine ve tüketiciler için maliyetli onarımlara yol açabilir.
Bu çalışmanın amacı, çamaşır makinesi camı üzerinde indüklenen termal şok streslerini araştırmak ve cam kırılması riskini azaltmak için potansiyel çözümler önermektir. Çalışma, yıkama döngüsü simülasyonu ve deneysel test senaryosunu içeren deneysel veri toplama ve sayısal simülasyonların bir kombinasyonu ile gerçekleştirilecektir. Sayısal simülasyonlar, yıkama ve kurutma döngüleri sırasında camın maruz kaldığı termal gerilimleri modellemek için sonlu elemanlar analizini kullanacaktır. 
Bu çalışma, aşağıdaki şekilde organize edilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, camdaki termal şok ve bunun çamaşır makineleri üzerindeki etkilerine ilişkin mevcut araştırmaların literatür taraması sunulacaktır. İkinci olarak, sayısal simülasyonlar ve deneysel testlerle ilgili ayrıntılar da dahil olmak üzere bu çalışmada kullanılan yöntemler sunulacaktır. Üçüncü bölüm, cam numunelerin gerilme profilleri ve gözlemlenen hasarlar da dâhil olmak üzere çalışmanın sonuçlarının sunumunu kapsamaktadır. Dördüncü bölüm, sonuçların çıkarımlarını tartışacak ve çamaşır makinelerinde cam kırılması riskini azaltmak için potansiyel çözümler önerecektir. Son bölümde ise çalışma, temel bulguların bir özeti ve gelecekteki araştırmalar için önerilerle sonuçlandırılacaktır.
Genel olarak bu çalışma, cam bileşenlerin maruz kaldığı termal şok streslerine ışık tutarak ilgili riskleri azaltmak için çözümler önererek daha güvenli ve daha güvenilir çamaşır makinelerinin geliştirilmesine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır.

Abstract:
Glass has become an increasingly popular material in modern home appliances due to its sleek, aesthetic appearance and durability. Washing machine manufacturers have followed this trend, incorporating glass as a key component in their designs. However, glass door breakage failure is a common issue that can cause serious injuries and damage. Glass door failure can occur suddenly or gradually and can be caused by several factors, including thermal shock, impact, wear and tear, and manufacturing defects. Understanding the failure modes of washing machine glass doors is crucial for developing effective solutions to prevent glass door failure in washing machines. The most common failure of glass in washing machines is subjected to repeated thermal shocks due to the frequent fluctuations in temperature during the washing and drying cycles. This thermal stress can cause the glass to crack, leading to safety hazards and costly repairs for consumers.
The aim of this study is to investigate the induced thermal shock stresses on washing machine glass and to propose potential solutions to mitigate the risk of glass breakage. The study will be carried out through a combination of experimental data collecting and numerical simulations including washing cycle simulation and experimental test scenario. The numerical simulations will use finite element analysis to model the thermal stresses experienced by the glass during the washing and drying cycles. 
This study was organized as follows. At the first part, the study will provide a literature review of existing research on thermal shock in glass and its effects on washing machines. Secondly, it will present the methodology used in this study, including details on the numerical simulations and experimental testing. Third part, covers the presentation of the results of the study, including the stress profiles of the glass samples and the observed damage. Fourth part will discuss the implications of the results and propose potential solutions to mitigate the risk of glass breakage in washing machines. Final part will conclude the study with a summary of the key findings and suggestions for future research.
Overall, this study seeks to contribute to the development of safer and more reliable washing machines, by shedding light on the thermal shock stresses experienced by the glass components and proposing solutions to mitigate the associated risks.