Gelişigüzel titreşim altında çalışan füze lançer sistemlerinin yorulma ömür analizi
Vibrational fatigue life prediction of random loaded structures: a case study of missile launcher systems
Yazar: BURAK KARAMAN
Danışman: PROF. DR. NİZAMİ AKTÜRK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bootstrap yöntemleri = Bootstrap methods ; Mekanik yorulma = Mechanical fatigue ; Monte Carlo benzetimi = Monte Carlo simulation ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Titreşim = Vibration

Özet:
Askeri sistemler, zorlu koşullar altında uzun süreler görev yapabilen sistemlerdir. Çok farklı çevre koşullarında kendilerinden beklenilen fonksiyonu yüksek bir başarı oranıyla yapmaları gerekir. Beklenmedik durumların geri dönüşü olmayan sorunlara neden olması nedeniyle, tasarım aşamasından  envantere alınmasına oradan da ömür döngüsün tamamlayana kadar her aşaması dikkatle planlanan sistemlerdir. Teknolojik gelişmelere paralel olarak geliştirilen askeri sistemlerin karmaşıklıkları da artmaktadır. Her bir sistem kendi içerisinde onlarca farklı alt sistemden oluşmaktadır. Bu kadar farklı sistemin birlikte sorunsuzca görev yapabilmesi ihtiyacın iyi bir şekilde tanımlanıp, tasarımların birlikle eşgüdümlü yürütülmesine bağlıdır. Platforma entegre edilen lançer gibi sistemler, ömürleri süresince gelişigüzel titreşimlere maruz kalırlar. Bu titreşimlerin uzun dönem etkisi sonucu mekanik yorulma gibi istenmeyen durumlarlar ortaya çıkar. Bu kapsamda  askeri sistemlere entegre edilen komponentlerin yorulma davranışlarının incelenmesi; sistemin güvenilirlik ve sürdürülebilirlik açılarından önem arz etmektedir. Sistemlerin ömür döngüleri süresince envanterdeki durumları da yakından incelenmesi gerekir. Envanterdeki sistemlerin nasıl kullanıldığı , hangi yüklere maruz kaldığı, bu yüklerin tasarım dönemindeki varsayımlar ile tutarlığı, sistemin kullanımda kaldığı süre boyunca göz önüne alınmalıdır. Envanterdeki sistemlerin belirli periyotlarda kontrollerinin yapılması ve dahili sensörler ile ölçümler alınması hem sistemin bakım/onarım idamesi açısından avantaj sağlamaktadır, hem de sonraki projeler için gereksinimlerin daha doğru belirlenmesini sağlamaktadır.Tez kapsamında lançer sistemi ömür ve bakım yaklaşımları açılarından dörde bölünerek incelenecektir. Yapısal parçaların ömür analizi, sistem üzerinden alınan kısıtlı veriler kullanılarak gerçekleştirilecektir. Genellikle tek eksen zorlama için yapılan analizler üç eksen için yapılacaktır. Kısıtlı verilerden daha doğru sonuçlar elde etmek ve hasarın dağılım şeklinde tanımlayabilmek amacıyla Bootstrap ve Monte Carlo yöntemlerinin birlikte kullanarak  hasar hesaplaması yapılan bir yöntem önerilecektir. Önerilen yöntemin tanımlanmasının ardından uygulaması da gerçekleştirilecektir.

Abstract:
Military systems can  operate for long periods under harsh conditions. They must perform the expected function with a high success rate in very different environmental conditions. Since unexpected situations cause irreversible problems, they are carefully planned at every stage from the design stage to the inventory. The complexity of military systems developed in parallel with technological developments is also increasing. Each system consists of dozens of different subsystems. The ability of so many different systems to work together without any problems depends on the well-defined requirements and the coordinated designs phase.  Systems such as launchers  are used under random vibrations throughout their lifetime. As a result of the long-term effects of these vibrations, undesirable conditions such as mechanical fatigue occur. Examining the fatigue behavior of components integrated into military systems is important in terms of reliability and sustainability of the system. During the life cycle of systems, their status in the inventory also needs to be closely examined. How the systems in the inventory are used, what loads they are exposed to, and the consistency of these loads with the assumptions during the design period should be taken into account during the system's use. Periodically controlling the systems in the inventory and data acquisition with internal sensors provide advantages in terms of maintenance/repair of the system and also provide a more accurate determination of the requirements for further projects. Within the scope of the thesis, the launcher system will be divided into four group in terms of life and maintenance approaches. The lifetime analysis of the structural parts will be performed using the limited data received from the system. Generally, analyzes are done for single axis but in this thesis, calculations will be done for three axis. In order to obtain more accurate results from the limited data and to define the distribution of the damage, proposed method  includes Bootstrap and Monte Carlo methods which are used together to calculate the damage. After the completion of the proposed method, its application will also be carried out.