Titreşim izolatörü tasarımı ve sonlu elemanlar ile analizi
Design of vibration isolator and finite element analysis
Yazar: MEHMET KURAN
Danışman: DOÇ. DR. MURAT TOLGA ÖZKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Mekanik titreşim = Mechanical vibration ; Zorlanmış titreşim = Forced vibration

Özet:
Titreşim hareketleri mekanik sistemlerde oldukça etkilidir. Dinamik yükler sayesinde ortaya çıkan zorlanmış titreşimler, mekanik yapılarda yorulma ve çatlak sebepli kopmalara veya plastik şekil değiştirmelere sebep olabilmektedir. Bunun önüne geçebilmek için titreşimi iletmek veya sönümlemek için farklı prensiplere sahip yapılar tasarlanmıştır. Sönüm etkisi ile maruz kalınan enerji başka formlara dönüştürülerek sistemin etkilemesi engellenir. Sistemin enerjisi Coulomb veya viskoz sürtünme ile ısıya dönüştürülerek sönümlenebilir. İzolatörler ise farklı prensiplere dayanarak mekanik titreşimlerin yıkıcı etkilerini engellerler. İzolatörler genellikle sistemdeki titreşim kaynağının istenilen kısımlara ulaşmasını engellemektedir. Örneğin içten yanmalı motor, çamaşır makinesi veya optik odaklama sistemleri gibi uygulamalarda izolatörler kullanılmaktadır. Yapılan tez çalışmada muhtelif elektronik malzemelerin uçaklar içerisindeki titreşime maruz kalarak hasara uğramasını engellemek için bir tasarım ortaya konulmuştur. Tasarım içerisinde kauçuk malzemenin yaşlanma veya çevresel şartlardan etkilerinden kaçınılması için bakır kullanılmıştır. Bakır hiperelastik etkileri sağlayamayacağı için bu problemde Statik Yüksek Dinamik Düşük Katılık kavramı kullanılmıştır. Bu kavram içerisinde yaylar kritik önem taşıdığı için geometrik boyutların etkileri incelenmiştir. Hali hazırdaki modeller ile analiz yöntemleri teyit edilmiştir. Farklı kesitlere sahip seçenekler arasından bu etkilere göre seçimler yapılarak tasarım ortaya konulmuştur. Ortaya çıkan tasarım ise örnek bir yük ile gelişi-güzel titreşimlere maruz bırakılarak test edilmiştir. Bu analizler gerçekleştirilirken sonlu eleman analizi yaklaşımı ve ANSYS programı kullanılmıştır. Tasarım aşamasında ise PTC Creo 3.0 programından faydalanılmıştır. Çalışma sonucunda lineer elemanlar kullanılarak, Statik Yüksek Dinamik Düşük Katılık kavramı sayesinde daha yüksek performanslı izolatör tasarımı yapılmıştır.

Abstract:
Vibration movements are very effective in mechanical systems. Forced vibrations caused by dynamic loads can cause fatigue and crack ruptures or plastic deformations in mechanical structures. To prevent this, structures with different principles are designed to transmit or dampen vibration. The energy exposed by the damping effect is transformed into other forms to prevent the system from affecting. The energy of the system can be dampened by converting it into heat by Coulomb or viscous friction. Insulators, on the other hand, prevent the destructive effects of mechanical vibrations based on different principles. Insulators generally prevent the vibration source in the system from reaching the desired parts. For example, insulators are used in applications such as internal combustion engines, washing machines or optical focusing systems. In the thesis study, a design has been put forward to prevent the various electronic materials from being damaged by being exposed to the vibration inside the aircraft. Copper is used in the design to avoid the effects of rubber material from aging or environmental conditions. Since copper cannot provide hyperelastic effects, the concept of Static High Dynamic Low Stiffness is used in this problem. Since the springs are critical in this concept, the effects of the geometric dimensions are examined. The current models and analysis methods have been confirmed. The design is put forward by making choices according to these effects among the options with different cross sections. The resulting design was tested by exposing it to random vibrations with a sample load. While performing these analyzes, finite element analysis approach and ANSYS program were used. During the design phase, PTC Creo 3.0 program was used. As a result of the study, by using linear elements, a higher performance insulator design was made thanks to the concept of Static High Dynamic Low Stiffness.