Biomimetik tabanlı kafes yapılarının topoloji optimizasyonunda kullanımı
Use of biomimetic based lattice structures in topology optimization
Yazar: NUR ZEYNEP CENGİZ BULUT
Danışman: PROF. DR. VEYSEL ÖZDEMİR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyomimetik yaklaşım = Biomimetic approach ; Kafes yapılar = Truss structures ; Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Topoloji optimizasyonu = Topology optimization

Özet:
Biyomimetik yaklaşımı doğada bulunan karmaşık yapıların tasarımlara uygulanmasında önayak olmuştur. Eklemeli imalat teknolojilerinde gerçekleşen gelişmelerle birlikte biyomimetik yaklaşımı ile gerçekleştirilen tasarımların üretilebilirliği mümkün olmuştur. Eklemeli imalat ve imalata uygun tasarım (Design For Additive Manufacturing-DFAM) ile sürdürülebilirliğin giderek önem kazandığı günümüzde önemli bir rol almaktadır. Havacılık sektöründe iniş takımı gibi geri çekilebilir sistemler uçuş sırasında ölü ağırlık olarak görülmektedir. Bu nedenle iniş takımlarının ağırlığı oldukça önem taşımaktadır. İniş takımı dendiğinde tekerlekler akla gelse de iniş takımları birçok elemandan oluşmaktadır. Bunlardan biri tork bağlantısı mekanizmasıdır. Bu mekanizma iniş sırasında oluşan shimmy titreşiminin engellenmesinde görev almaktadır. Bu çalışmada üst tork bağlantısının topoloji optimizasyonu yöntemiyle ağırlığının azaltılması amaçlanmıştır. Topoloji optimizasyonu kafes yapısı kullanılarak uygulanmıştır. Bu kafes yapısı oluşturulurken biyomimetik yaklaşımı ile Eucplectella aspergillum isimli cam süngerden ilham alınarak tasarlanmıştır. Canlının sahip hiyerarşik yapıdan ilham alınarak oluşturulan birim hücre periyodik bir şekilde çoğaltılarak üst tork bağlantısına uygulanmıştır. Aynı zamanda kübik bir şekilde çoğaltılarak ANSYS yazılımında yapısal analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz kriterleri; von Mises gerilme ve total deformasyon olarak belirlenmiştir. İşlemlerin ardından analiz sonuçları değerlendirilmiştir.

Abstract:
The biomimetic approach has pioneered the application of complex structures found in nature to designs. With the developments in additive manufacturing technologies, the manufacturability of designs realized with the biomimetic approach has become possible. Additive manufacturing and design for additive manufacturing (DFAM) play an important role in today's world where sustainability is gaining more and more importance. Retractable systems such as landing gear are seen as dead weight during flight in the aviation industry. Therefore, the weight of the landing gear is very important. Although wheels come to mind when it comes to landing gear, landing gear consists of many elements. One of them is the torque coupling mechanism. This mechanism is responsible for preventing the shimmy vibration that occurs during landing. In this study, it is aimed to reduce the weight of the upper torque connection with the topology optimization method. Topology optimization was implemented using the lattice structure. While creating this cage structure, it was designed with the biomimetic approach inspired by the glass sponge Eucplectella aspergillum. The unit cell, inspired by the hierarchical structure of the living thing, was replicated periodically and applied to the upper torque connection. At the same time, structural analysis was carried out in ANSYS software by replicating it in a cubic way. Analysis criteria; von Mises stress and total deformation. After the procedures, the results of the analysis were evaluated.