Geri dönüşüm makinelerinin parametrik optimizasyon yöntemleriyle yapısal tasarımı
Structural design of recycling machines by means of parametric optimization methods
Yazar: ÖZER ÖĞÜÇLÜ
Danışman: DOÇ. DR. OĞUZ EMRAH TURGUT
İZMİR BAKIRÇAY ÜNİVERSİTESİ / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Akıllı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada AYMAS Geri Dönüşüm Makineleri Firması üretimi olan Eğik Makasın kalın duvarlı kesme silindirlerinin çalışma şartlarının parametrik tasarımı ve optimizasyonu yapılmıştır. Eğik Makasın kesme silindirlerinin SolidWorks yazılımında tasarımı yapılan basitleştirilmiş üç boyutlu katı modeli, Sonlu Elemanlar analizlerinin yapılması amacı ile ANSYS yazılımına aktarılmıştır. Eğik Makasın sahada çalışma şartlarındaki sıcaklık ve basınç değerlerine uygun olarak ANSYS'de kalın duvarlı Kesme Silindirlerinin Sonlu Elemanlar analizleri yapılmıştır. Böylece kalın duvarlı silindirdeki radyal, eksenel ve teğetsel gerilmeler ile toplam şekil değiştirme sonuçları elde edilmiştir. Ayrıca silindirlerin elastik davranışını hesaplamak için bu üç gerilme değeri kullanılarak von Mises Eşdeğer Gerilme değerleri hesaplanmıştır. Eğik Makasın Kesme Silindirlerinde kullanılan hidrolik yağın sıcaklık ve basınç değerleri ANSYS'de girdi parametresi olarak, von Mises Eşdeğer Gerilme değeri ile toplam şekil değiştirme değeri ve Eğik Makasın kesme silindirlerinin sağladığı kesme kuvveti değeri ANSYS'de çıktı parametresi olarak seçilmiştir. Bu değişkenler kullanılarak Deney Tasarımı – Yanıt Yüzey Yöntemi ile ANSYS yazılımında çok amaçlı optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu işlem için toplam şekil değiştirme değeri ile von Mises Eşdeğer Gerilme değeri kısıt olarak seçilmiş ve bu değişkenlerin en küçük değerlerinin bulunması istenmiş, kesme kuvveti değeri ise hedef olarak seçilmiş ve en büyük değerinin bulunması istenmiştir. Yapılan çalışma sonucunda Kesme Kuvvetinin en üst değeri olan 5,7xE6 N için en uygun Sıcaklık; 35,08 oC ve Basınç; 29,01 MPa olarak bulunmuştur.

Abstract:
In this study, parametric design and optimization of the working conditions of thick-walled shearing cylinders of Inclined Shear produced by AYMAS Recycling Machinery Company are investigated. Simplified three-dimensional solid model of the thick-walled cylinder of Inclined Shear designed in SolidWorks is transferred to ANSYS for Finite Element Analysis. Finite Element Analysis of thick-walled cylinders is carried out in ANSYS in accordance with the temperature and pressure values of the Inclined Shear in the field. Thus, the radial, axial and hoop stresses and total deformation results in the thick-walled cylinder are obtained.  In addition, von Mises Equivalent Stresses are calculated by using these three stresses to calculate the Elastic Behaviour of the Cylinders. The temperature and pressure values of the hydraulic oil used in the cylinders are selected as input parameters in ANSYS. On the other hand, the von Mises Equivalent Stress and the total deformation and the Cutting Force provided by the Shear Cylinders of the Inclined Shear are selected as the output parameters in ANSYS. By using these five variables, a multi – objective optimization is performed in ANSYS with the help of Design of Experiments – Response Surface Method. The total deformation and the von Mises Equivalent Stress values are chosen as the constraints and the minimum values of these variables are requested, beside the Shear Force is chosen as the target and the maximum Force value is requested. As a result of the study, the optimum Temperature is found as 35.08 oC and the optimum Pressure is found as 29.01 MPa for the maximum value of the Shear Force; 5.7xE6 N.