Bir uçak braketinin topoloji optimizasyonu ve geleneksel metotlarla üretilebilir yeniden modellenmesi
Topology optimization and manufacturable remodeling of an aircraft bracket with traditional methods
Yazar: SAMET GÖNENÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEYİD FEHMİ DİLTEMİZ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji ile hava araçlarının kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Hava araçlarında oldukça önem taşıyan ağırlık azaltımı, neredeyse kullanılan her parça için gerekli bir unsur haline gelmiştir. Maruz kaldığı yükleme koşulları ve kullanım alanı nedeniyle kritik parçalarda güvenlik faktörü göz önüne alınarak ağırlık azaltılması yaygın bir hale gelmiştir. Bu çalışmada "Bir Uçak Braketinin Topoloji Optimizasyonu ve Geleneksel Metotlarla Üretilebilir Yeniden Modellenmesi" ele alınmıştır. Çalışmada bir uçak braketinin statik analizi yapılarak maksimum gerilmeleri elde edilmiştir. 4140 ve 6061 metalleri kullanılarak seçilen braketin maksimum gerilme ve yükleme koşulları altında topoloji optimizasyonu yapılmıştır. Kullanılabilecek minimum ağırlıkla elde edilen braket topoloji optimizasyon işleminden alınan sonuçlara göre yeniden tasarlanmıştır. Bu çalışma sonunda Sonlu Eleman Metoduna dayalı Topoloji Optimizasyon yöntemiyle birlikte 6061 ve 4041 
malzemeden yapılmış bir uçak parçasının optimum geometrisi güvenlik katsayısı 1.50 ve üzerinde kalacak şekilde elde edilmiştir. Elde edilen geometriler talaşlı imalat yöntemi ile üretilip basma deneyine tabi tutulmuştur. ANSYS Workbench programında elde edilen grafikler ile basma deneyinde elde edilen grafikler karşılaştırılmıştır. Elde edilen veriler doğrultusunda ağırlığı azaltılmış braketler ile, kabul edilebilir güvenlik katsayıları ile çalışma yüklerinin karşılanması mümkün olmuştur. Sonuç olarak yapılan çalışmada topoloji optimizasyonu ile geleneksel yollarla üretimin birleştirilebileceği ortaya konmuştur. Ayrıca geometri değişiminin yanı sıra yapısal analiz ve topoloji optimizasyon analizlerinin bir arada kullanılması ile orijinal parçanın daha düşük yoğunluklu malzemeler ile değiştirilebilmesi mümkün olmuştur. Bu da havacılık endüstrisi için kritik bir konu olan ağırlık tasarrufu sağlamıştır.

Anahtar Kelimeler: Topoloji Optimizasyonu, ANSYS Workbench, Sonlu Elemanlar Metodu, Hava Araçları

Abstract:
With developing technology, the use of aircraft is increasing day by day. While the durability of parts and equipment used in aircraft is important, reducing their weight is also an important issue. Weight reduction, which is very important in the space and aviation industry, has become a necessary element for almost every part used. Due to the loading conditions it is exposed to and the area of use, weight reduction has become common in critical parts, taking into account the safety factor. In this study, "Topology Optimization And Manufacturable Remodeling Of An Aircraft Bracket With Traditional Methods" is discussed. In the study, static analysis of an aircraft bracket was performed and maximum stresses were obtained. Topology optimization of the selected bracket was performed under maximum stress and loading conditions using 4140 and 6061 metals. The 
bracket obtained with the minimum usable weight was redesigned according to the results obtained from the topology optimization process. At the end of this study, with the topology optimization method based on the finite element method, the optimum geometry of an aircraft part made of 6061 and 4041 materials was obtained with a safety coefficient of 1.50 and above. The obtained geometries were produced by machining method and subjected to compression tests. The graphics obtained in the ansys workbench program were compared with the graphics obtained in the compression test. According to the data obtained, the weight-reduced brackets carried the desired weight just like the original brackets. As a result, it has been revealed in the study that topology optimization can be combined with traditional production methods. In addition, by using a combination of structural analysis and topology optimization analysis as well as geometry change, it was possible to replace the original part with lower density materials. This provided the opportunity to save weight, which is extremely critical for aviation.

Keywords: Topology Optimization, ANSYS Workbench, Finite Element Method, Air Vehicles