Nesnesel programlama yöntemleri ile yapı sistemlerinin doğrusal olmayan analizi
Nonlinear analysis of structural systems with object oriented programming techniques
Yazar: MURAT YILMAZ
Danışman: PROF. DR. A. YALÇIN AKÖZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Doğrusal olmayan analiz = Nonlinear analysis ; Nesneye dayalı analiz = Object oriented analysis ; Nesneye dayalı programlama = Object oriented programming ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method

Özet:
Sonlu Elemanlar Yöntemi yapı sistemlerinin modellenmesinde yaygın ve başarılı bir biçimde kullanılmaktadır. Gelişen ihtiyaçlar dahilinde bir çok problemin çözümünde hız ve doğruluk büyük önem kazanmıştır. Sonlu eleman geliştiricileri için hem zaman hem de maliyet açısından en büyük zorluklardan biri, eleman geliştirme sürecinde yapılan teorik hesaplamaları test etmek üzere elemanı ve bu elemanlardan oluşan sistemi programlamaktır. Tez kapsamında doğrusal olmayan sistemlerin hesabı için kullanılmak üzere tasarlanan ?Sonlu Eleman Geliştirme ve Analiz Çatısı? (SEGAÇ) adında yeni bir programlama platformu geliştirilmiştir. SEGAÇ, yeni sonlu eleman türetmek ve bu elemanlardan oluşan sistemlerin çözümü için özel olarak tasarlanmış genişletilebilir araçlar içermektedir. SEGAÇ ın en önemli bileşeni FEMLANG adı ile geliştirilmiş nesne yönelimli yeni bir programlama dilidir. Kullanımı oldukça kolay olan bu dil sayesinde SEGAÇ içerisindeki tüm araçlara erişilebilmektedir. SEGAÇ `ın en büyük avantajı eleman geliştirme ve problem çözme sürecini herhangi bir programlama platformundan çok daha hızlı bir şekilde gerçekleştirme olanağı sunmasıdır. SEGAÇ yaratılırken çubuk sistemlerin büyük yer değiştirme hesabına yönelik uygulamalar üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu yeni programlama ortamının sunduğu avantajlardan faydalanılarak ?MyBeam? adlı yeni bir sonlu eleman geliştirilmiştir. MyBeam, iki boyutlu çubuk sistemlerin büyük yerdeğiştirme kabulü ile elastik çözümlemesini yüksek performanslı bir şekilde yapabilmektedir. Bu elemanın statik, dinamik ve burkulma analizleri çeşitli örnek problemlerle test edilmiştir. SEGAÇ ın gelişim süreci sürmektedir. Bu yüzden sonlu elemanlar yöntemi ile ilgili daha pek çok konunun incelenerek platformun eksiklerinin ortaya konması ve güncellenmesi gerekmektedir.ŞEGAÇ, yeni sonlu eleman türetmek ve bu elemanlardan oluşan sistemlerin çözümü için özel olarak tasarlanmış genişletilebilir araçlar içermektedir. SEGAÇ ın en önemli bileşeni FEMLANG adı ile geliştirilmiş nesne yönelimli yeni bir programlama dilidir. Öğrenmesi ve kullanımı oldukça kolay olan bu dil sayesinde SEGAÇ içerisindeki tüm araçlara erişilebilmektedir. SEGAÇ `ın en büyük avantajı eleman geliştirme ve problem çözme sürecini herhangi bir programlama platformundan çok daha hızlı bir şekilde gerçekleştirme olanağı sunmasıdır.SEGAÇ yaratılırken çubuk sistemlerin büyük yer değiştirme hesabına yönelik uygulamalar üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu yeni programlama ortamının sunduğu avantajlardan faydalanılarak ?MyBeam? adlı yeni bir sonlu eleman geliştirilmiştir. MyBeam, iki boyutlu çubuk sistemlerin büyük yerdeğiştirme kabulü ile elastik çözümlemesini yüksek performanslı bir şekilde yapabilmektedir. Bu elemanın statik, dinamik ve burkulma analizleri çeşitli örnek problemlerle test edilmiştir.SEGAÇ ın gelişim süreci sürmektedir. Bu yüzden sonlu elemanlar yöntemi ile ilgili daha pek çok konunun incelenerek platformun eksiklerinin ortaya konması ve güncellenmesi gerekmektedir. Gelecekte çubuk sistemlerin dışında iki ve üç boyutlu sistemlerin çözülmesi, malzeme yaddoğrusallığı için araçlar ve otomatik sistem türetme ve çıktıları görüntülemek için çeşitli araçların SEGAÇ bünyesine katılarak daha kullanışlı bir platform yaratılması hedeflenmektedir.

Abstract:
The Finite Element Method is widely used for modeling of structural systems and gained a great success. Within the evolving needs, speed and accuracy in the solution of the problem has gained importance. One of the biggest challenges for finite element developers are both time and cost of element development process, especially to write a computer program to test the theoretical calculations for creation of elements. In the context of this thesis, a new programming platform has been designed and developed for the solution of nonlinear systems called "Finite Element Development and Analysis Framework" (FEDAF). FEDAF is composed of special, extensible tools to derive new finite elements for the solution of structural systems. The most important component of FEDAF is the new programming language developed in object oriented architecture called FEMLANG . This is a quite easy to learn and easy to use language accessing all the tools available within FEDAF. FEDAF 's biggest advantage is, it offers a very quick way to perform problem-solving process when compared with other programming platforms. During the creation period of FEDAF, big deformation of elastic beams is considered of importance as a good sample problem. With the benefits offered by this new programming environment a new finite element called "MyBeam" has been developed. MyBeam has the capability to perform two-dimensional elastic analysis large displacements included with a very high performance compared with its counterparts. Static, dynamic and buckling analysis have been included for testing purposes. Development process of FEDAF continues. Therefore, many other issues related to the finite element method must be examined to complete the missing parts of FEDAF.FEDAF is composed of special, extensible tools to derive new finite elements for the solution of structural systems. The most important component of FEDAF is the new programming language developed in object oriented architecture called FEMLANG This is a quite easy to learn and easy to use language accessing all the tools available within FEDAF. FEDAF 's biggest advantage is, it offers a very quick way to perform problem-solving process when compared with other programming platforms.During the creation period of FEDAF, big deformation of elastic beams is considered of importance as a good sample problem. With the benefits offered by this new programming environment a new finite element called "MyBeam" has been developed. MyBeam has the capability to perform two-dimensional elastic analysis large displacements included with a very high performance compared with its counterparts. Static, dynamic and buckling analysis have been included for testing purposes.Development process of FEDAF continues. Therefore, many other issues related to the finite element method must be examined to complete the missing parts of FEDAF. For the future development, two and three dimensional systems, material nonlinearities, tools for atomatic mesh generation and other stuff is going to be considered for a complete finite element framework.