Silindirik gövdeleri birleştirmede kullanılan cıvataların sayısının, boyutunun ve flanş geometrisinin eniyilemesi için tasarım aracı oluşturulması ve analizle doğrulaması
Development and analytical validation of a design tool for optimizing the number, size and flange geometry of bolts used to assemble cylindrical bodies
Yazar: ZEKERİYA BUĞRA KÖKSAL
Danışman: PROF. DR. ERDEM ACAR
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez, silindirik gövdelerin birleştirilmesinde kullanılan cıvataların sayısını, 
boyutunu ve flanş geometrisini optimize etmek için özel olarak tasarlanmış yeni bir 
tasarım aracının geliştirilmesini ve analitik doğrulamasını sunmaktadır. Cıvatalar, 
özellikle yük dağılımı, stres konsantrasyonu ve genel stabilite gibi faktörlerin çok 
önemli olduğu silindirik gövde montajlarında yapısal bütünlükte kritik bir rol 
oynamaktadır. Bununla birlikte, cıvataların optimum konfigürasyonu, malzeme 
özellikleri, geometrik kısıtlamalar ve mekanik gereksinimler dahil olmak üzere çeşitli 
faktörlerden etkilenen çok yönlü bir sorundur.
Araştırma, cıvatalı bağlantı tasarımında kullanılan mevcut metodolojilerin ve araçların 
kapsamlı bir şekilde gözden geçirilmesi, eksiklerin ve sınırlamaların belirlenmesi ile 
başlamaktadır. Bu incelemeden elde edilen bilgilerden yararlanılarak, cıvata 
parametreleri ve yapısal performans arasındaki karmaşık etkileşimi dikkate alan 
bütünleşmiş bir tasarım aracının geliştirilmesi için sistematik bir yaklaşım 
önerilmektedir. Araç, farklı cıvata konfigürasyonlarını verimli bir şekilde simüle 
etmek ve değerlendirmek için gelişmiş hesaplama algoritmaları ve sonlu eleman analiz 
tekniklerini içermektedir.
Tasarım aracının doğruluğunu ve güvenilirliğini sağlamak için titiz analitik doğrulama 
prosedürleri yürütülmektedir. Sonuçlar, aracın değişen koşullar altında cıvata 
davranışını tahmin etmedeki etkinliğini ve belirtilen performans kriterlerini karşılayan 
optimum tasarımlar üretme kabiliyetini göstermektedir.
Ayrıca tez, geliştirilen aracın gerçek dünya mühendislik uygulamalarında 
kullanılmasının pratik sonuçlarını araştırmaktadır. Aracın çok yönlülüğünü ve farklı 
senaryolarda uygulanabilirliğini göstermek için çeşitli çalışmalar sunulmakta; tasarım 
sürecini kolaylaştırma, maliyetleri düşürme ve genel yapısal bütünlüğü geliştirme 
potansiyeli vurgulanmaktadır.
Sonuç olarak, bu araştırma silindirik gövde montajlarında cıvata konfigürasyonunu 
optimize etmek için kapsamlı ve sağlam bir araç sunarak cıvatalı bağlantı tasarımının 
ilerlemesine katkıda bulunmaktadır. Geliştirilen araç, hesaplamalı modellemeyi 
analitik doğrulama ile entegre ederek, mühendislere cıvatalı bağlantılarla ilgili 
karmaşık zorlukları ele alırken optimum yapısal performans elde etmek için değerli 
bir kaynak sağlayacaktır.

Abstract:
This thesis presents the development and analytical validation of a new design tool 
specifically designed to optimize the number, size and flange geometry of bolts used 
in the joining of cylindrical bodies. Bolts play a critical role in structural integrity, 
especially in cylindrical body assemblies where factors such as load distribution, stress 
concentration and overall stability are crucial. However, the optimal configuration of 
bolts is a multifaceted problem influenced by several factors including material 
properties, geometric constraints and mechanical requirements.
The research begins with a comprehensive review of existing methodologies and tools 
used in bolted joint design, identifying gaps and limitations. Utilizing the knowledge 
gained from this review, a systematic approach is proposed for the development of an 
integrated design tool that takes into account the complex interaction between bolt 
parameters and structural performance. The tool incorporates advanced computational 
algorithms and finite element analysis techniques to efficiently simulate and evaluate 
different bolt configurations.
Rigorous analytical validation procedures are carried out to ensure the accuracy and 
reliability of the design tool. The results demonstrate the tool's effectiveness in predicting bolt behavior under varying conditions and its ability to produce optimal 
designs that meet specified performance criteria.
Furthermore, the thesis explores the practical implications of using the developed tool 
in real-world engineering applications. Several studies are presented to demonstrate 
the versatility of the tool and its applicability in different scenarios, highlighting its 
potential to streamline the design process, reduce costs and improve overall structural 
integrity.
In conclusion, this research contributes to the advancement of bolted joint design by 
providing a comprehensive and robust tool to optimize bolt configuration in cylindrical 
body assemblies. By integrating computational modeling with analytical verification, 
the developed tool will provide engineers with a valuable resource to achieve optimal 
structural performance while addressing the complex challenges associated with 
bolted connections.