Nano kafes sistemlerin şekil optimizasyonu
Shape optimization of nano truss systems
Yazar: ABDEL HAFIZ BOUCARI YAHOU
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM AYDOĞDU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde bilim ve teknoloji gelişmesiyle nano malzemeler birçok sektörde kullanmaya başlanmıştır. Pahalı olması sebebiyle nano malzemelerin efektif kullanılması oldukça önemlidir. Bu açıdan nano yapıların kapladığı yerlerin ve/veya ağırlıkların minimize edilmesi ciddi fayda sağlayacaktır.
Bu çalışmada kafes şeklinde modellenen nano yapıların frekans kısıtlayıcı altında şekil optimizasyonu yapılmıştır. Optimizasyon işlemi sırasında yapının ağırlığını minimize edecek şekilde en uygun kafes düğüm nokta koordinatlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Optimizasyon yöntemi olarak etkin meta-sezgisel yöntemlerinden bir olan Yapay Arı kolonisi kullanmıştır. Elde edilen optimum tasarım verileri doğrultusunda farklı atomik parametrelere göre hem makro hem de nano yapılarda atomik parametrenin etkisi ve bunların frekanslarla olan ilişkisi araştırılmıştır. Kafes yapı analizleri için Sonlu Elemanları Yöntemi kullanmıştır. Tez çalışmasında makro yapı olarak optimize edilmiş 37 elemanlı kafes, nano ölçekli olarak analizi yapılmış 13 ve 7 elemanlı kafes yapıları tasarım örnekleri olarak kullanılmıştır Elde edilen sonuçlarına göre makro yapılarda atomik parametre etkili olmuştur. Nano yapılarda ise yüksek e0a atomik parametre değerlerinde nano optimum tasarımları değişmektedir. Optimum yapıların frekanslarına bakıldığında genelde birinci modun hâkim olduğunu yüksek değeri e0a ise ikinci ve üçüncü modların frekansları limit frekans değerlerinden uzaklaşmaktadır.

Abstract:
Currently, with the development of science and technology it has begun using nano materials in many sectors. It is very important to use nano materials effectively because of their expensiveness. In this respect, minimizing the places and/or weights occupied by nanostructures will provide valuable benefits.
In this study, shape optimization of nanostructures modeled as truss was performed under frequency constraints. During the optimization process, it is aimed to determine the most suitable truss joint coordinates to minimize the weight of the structure. Artificial Bee colony, which is one of the effective meta-heuristic methods, was used as the optimization method. In accordance with the optimum design data obtained, the effect of atomic parameters on both macro and nano structures and their relationship with frequencies were investigated according to different atomic parameters. Finite Element Method was used for truss structure analysis. In this thesis study, truss with 37 elements optimized as macro structure, and truss structures with 13 and 7 elements analyzed at nanoscale were used as design examples. According to the results obtained, atomic parameters were effective in macro structures. In nanostructures, nano-optimal designs change at high e0a atomic parameter values. Looking at the frequencies of the optimum structures, the high value e0a, which is generally dominated by the first mode has made the frequencies of the second and third modes move away from the limit frequency values.